微细电加工技术已成为解决介观尺寸范围内的导电材料的精密加工问题的重要工艺手段,但该技术目前的综合加工效率较低,使其难以满足当前大量微细加工的高效需求,主要原因包括:电极损耗快导致其需要反复修整、脉冲能量需要与加工精度和表面质量匹配导致脉冲能量受限。对此,围绕提升微细电加工效率,从并行加工结构、高频脉冲电源、电极在位制备和多工艺集成等多方面提出了多项关键措施,通过加工验证实验,使现有的微细电加工效率具有较明显的提升。

针对列车轴箱参数关系,给出了正向设计方法的定义,以及列车轴箱参数的边界条件、性能指标和设计参数的定义,提出将质量屋(House of Quality,HoQ)理论和复杂网络理论相结合的办法,并分析出弹簧种类、整备质量及车辆悬挂方式等出度指标较高的参数为重要的边界条件,车体自重、车辆自由振动及车辆悬挂刚度等出入度指标较高的参数为最需考虑的性能指标,阻尼器油缸体积、材料(特性)及弹簧中心横向跨距等入度指标较高的参数为设计时最为重要的设计参数。通过出、入度统一指标公式的计算,得到了轴箱在设计时的关键参数。

电解转印加工技术是金属双极板流道的一种成形方法,在电解加工过程中,流道轮廓的变化和成形规律难以监测。运用有限元模拟方法对流道成形规律进行模拟和分析,建立电解转印极间电场数学模型,根据电解加工成形理论,利用APDL语言进行基于时间步长的数值分析,模拟流道的电解转印成形过程,并给出相应的试验验证。仿真和试验加工流道深度相对误差低于18%,宽度相对误差低于6%,二者均能反映电解转印加工成形规律。

对MB8变形镁合金对接接头超声疲劳试样进行设计和分析,并探究焊缝尺寸和谐振长度对试样固有频率的影响规律。用解析方法计算无焊缝状态下超声疲劳试样尺寸,为对接接头超声试样提供初步参考尺寸。加入焊缝的试样在有限元软件中进行实体建模、网格划分和模态分析,求解对接接头试样的固有频率。通过改变焊缝余高和焊缝宽度,分别求解不同焊缝尺寸下试样固有频率,得到焊缝尺寸对试样固有频率的影响规律。通过改变谐振长度,分别求解不同谐振长度下试样的固有频率,得到谐振长度对试样固有频率的影响规律。根据该规律优化试样尺寸,使对接接头试样固有频率靠近20kHz。焊缝在超声疲劳试样上的凸起部分会导致试样固有频率偏离20kHz,增大焊缝宽度和余高均会导致试样固有频率增加,随着焊缝余高增大其对试样固有频率增大的影响越来越小,随着焊缝的宽度增加试样固有频率增大幅度基本保持不变。将L₃调整至17.4mm时,试样的固有频率可达到20.022kHz。故MB8变形镁合金对接接头超声疲劳试样最终尺寸:b₁=3mm,b₂=8mm,L₁=12.5mm,L₂=15mm,R₀=46.25mm,L₃=17.4mm。

为了解决电梯导轨人工测量劳动强度大、效率和精度低的问题,设计了一套基于双目视觉的电梯导轨自动测量系统,该系统由硬件系统和软件系统组成。针对电梯导轨表面对比度低、特征点少等问题,使用激光网格投影到待测量的工件表面,使工件表面具备确定的可识别特征,并使用改进的RANSAC算法提取特征网格;然后使用SURF算法进行图像特征点的提取和匹配,并根据相机标定结果计算特征点的空间坐标;最后根据特征点的空间坐标,计算电梯导轨的平面度、平行度和垂直度。实验结果表明,该系统选型合理,软件稳定性好、效率高,提高了电梯导轨的测量效率和精度,具有很好的实用价值。

基于电磁学理论分析了永磁涡流制动基本原理,建立了制动力关于永磁体充磁厚度和底面直径、磁极对数、极距以及空气间隙厚度等参数的数学模型;对比分析了解析计算与Ansoft Maxwell软件仿真结果,验证了数学模型的准确性和实用性;探究了磁极对数、永磁体永磁厚度和底面直径、空气间隙厚度以及极距对制动力的影响机理,得到了制动力与以上各参数之间的特征关系,并根据桥式起重机结构特点建立了小车运行机构的动力学模型。基于Matlab/Simulink软件对某型号桥式起重机小车运行机构的永磁涡流制动特性和吊重摆角进行了仿真分析,为起重机小车运行机构永磁涡流制动的设计提供了依据。

针对工程机械备件需求的随机性、多样性及分类指标复杂等特点提出一个两阶段分类方法。第一阶段根据工程机械备件需求时间序列的平稳性把备件分两类;第二阶段综合影响备件分类的价值、服务及时间等因素,将粗糙集理论(Rough Set,RS)与自组织映射(Self-Organizing Map,SOM)神经网络相结合,设计RS-SOM聚类模型。先用模糊C均值聚类算法对指标数据进行离散化处理,再用改进的分明矩阵算法对指标集进行降维处理,在基于核的SOM模型中,通过引入粗糙集理论的上、下近似集来改进SOM训练过程,最后得到工程机械备件的聚类结果。数据实验证明,与ABC分类法和传统的SOM聚类方法相比,该方法能综合考虑各种影响因素对备件分类的影响,并能明确区分需求变动趋势不同的备件,为工程机械备件需求预测和库存控制提供可靠的依据。

车间信息化程度的提高在一定程度上致使传统的零件检测数据满足不了车间信息化系统的需求。为解决这个问题,构建了零件的辅助检测规划系统并实现了与车间制造执行系统之间的集成。以零件的MBD模型作为加工检测的数据源,使用UG二次开发的方式提取出了MBD模型中与零件检测相关的数据。通过建立检测领域本体和构建推理规则知识库的方式实现了检测仪器和检测方法的推理。

利用刚柔耦合动力学仿真分析方法对四足机器人进行研究。建立柔性体模型,利用ANSYS与ADAMS软件建立四足机器人刚柔耦合动力学模型,分析弹性变形仿真与纯刚体仿真两种情况下对机器人行走步态产生的影响;同时重点分析机器人行走过程中的应力应变。结果表明刚柔耦合建模与实际情况更加相近,更加真实地反映出了机器人的工作性能,为四足机器人进一步的步态规划、结构设计与优化提供了重要依据。

为了提高机器人手臂设计的效率,缩短研发周期,首先在三维设计软件Solidworks中设计出六自由度串联机械手臂的三维模型,再将该模型导入到运动学和动力学分析软件Adams中进行运动学分析,验证虚拟样机模型约束的正确性。该虚拟样机通过Adams/Controls接口模块将虚拟样机导入Matlab软件,通过Matlab/Simulink模块搭建控制系统,导入的虚拟样机作为联合仿真控制系统的机械系统部分。采用基于计算力矩法的系统控制律动态控制关节的力矩,仿真结果显示,机器人手臂关节具有良好的动态响应和准确的轨迹跟踪能力,为实物样机的设计开发提供了有效的参考。

针对自主研发的建筑板材安装机器人进行了空间直线轨迹规划的研究。对该机器人进行了运动学分析,并在关节空间中运用模拟CP控制方法配合五次多项式插值进行轨迹规划,从而保证了在运动控制中各关节运动的实时同步性和速度连续性。借助Matlab机器人工具箱和Labview编程软件进行了仿真与实验,完成了对机器人末端空间直线轨迹规划的任务。

稳定足够的摩擦驱动力是提高成形质量的关键。为了控制驱动力的大小,保证稳定的出丝过程,分析了摩擦驱动力的影响因素,并通过理论分析推导出摩擦驱动力的计算公式。送丝驱动机构是喷头系统设计的关键,依据分析的驱动力影响规律,设计了一种开放式的远程送丝机构,该机构能够提供足够大的送丝驱动力并且送丝平稳,具有重要的实际参考价值。

利用东风8B内燃机车径向转向架的力学简化模型,推导出径向机构中耦合连杆的受力计算公式。通过动力学软件SIMPACK仿真分析以及实车试验,得出列车在直线轨道以不同速度工况行驶时,转向架耦合连杆载荷的仿真结果和试验数据。将理论值、仿真结果与试验数据三者进行对比,验证了理论推导的准确性。通过对耦合连杆受力计算公式的分析,总结了耦合连杆在直线工况下受力的影响因素,为径向转向架的运用和推广奠定了理论基础。

根据实测出的动态应变数据,采用载荷谱统计后,基于S-N(应力-寿命)曲线进行损伤计算,利用Miner损伤累积理论计算得到结构的使用寿命,为判定转向架构架静强度试验、疲劳试验及有限元计算分析等相关的技术文件的合理性提供依据。

在铣削加工中,考虑到零件结构或尺寸的原因,工件装夹时要斜置一定的角度,此时工件的轮廓边往往不能与工作台的X轴、Y轴平行,给对刀带来一定的困难。利用光电寻边器的检测功能,结合数控系统的用户宏程序来实现此类零件的半自动对刀,并利用G68指令实现零件的自动加工。

针对AutoCAD图样明细表与信息管理系统的接口问题,对明细表的组成结构与特征进行了详细分析,提出了基于坐标定位的AutoCAD图样明细表识别与提取方法。给出了该方法的具体步骤,包括构造选择集、明细表结构识别、文字识别、虚拟明细表存储和数据导出等。以Visual Basic为开发平台,设计开发了基于坐标定位的AutoCAD图样明细表识别与提取软件,该软件对工程图样中的明细表没有任何具体格式限制,具有较强的灵活性和适应性,目前在企业中的实际运行效果良好。

横梁结构设计的品质在很大程度上决定了动梁龙门加工中心的刚度和强度性能;横梁结构中加强筋的设计与布局直接影响横梁的静/动态特性。基于有限元法对动梁龙门加工中心的横梁进行静/动态分析,获得了横梁在极端工况下的变形情况以及横梁结构的前六阶固有频率与振型。结果表明,十字形加强筋难以满足实际工作要求,因此将加强筋结构改成米字形,使横梁的变形量减少了20.265%,一阶模态频率提高了4.405%,表明该优化设计方法合理可行,为横梁的结构设计提供了理论依据。

根据电熔爆单脉冲电弧的物理模型,结合磁流体动力学与麦克斯韦方程组,建立电熔爆电弧等离子体的二维数学模型;通过对模型控制方程组和边界条件的数值处理,基于FLUENT二次开发软件,对电熔爆单脉冲稳态电弧进行数值模拟;根据模拟结果分析电熔爆等离子体的温度场、速度场和压力场,并与相关文献结果进行对比,验证了模拟仿真的正确性,有助于电熔爆技术的持续深入研究。

随着计算机技术以及有限元技术的发展,有限元模拟已经成为切削加工研究的一种常用方法。采用大型通用有限元软件ABAQUS,针对7075-T7451航空铝合金,开展了铣削加工过程的三维有限元模拟研究。通过几何模型、材料模型等的建立以及边界条件、分离准则和摩擦条件的确定,模拟出了整个铣削加工变形过程,实现了切屑形态、应力和应变分布、温度分布以及切削力的有效预测。定量分析了质量放大和网格划分对切削力模拟结果的影响。研究结果有助于促进有限元模拟在切削过程中的应用,为进一步的铣削工艺参数优化奠定了基础。

简要介绍了旋转式吸音板自动生产设备,并通过SolidWorks软件对生产线的旋转平台进行三维实体建模,为了预测旋转平台的振动情况,运用ANSYS Workbench软件对其进行动力学模态分析,获得了前六阶固有频率与振型,从而了解了旋转平台的振动特性,为生产线的优化设计提供了重要参考。

对于大型复杂航天器而言,合理的装配工艺方案对确保装配操作的可靠性、降低装配成本,以及提高装配效率起到关键作用。为了确定最佳的工艺方案指导航天器装配作业,提出基于模糊综合评判与虚拟装配的航天器装配工艺评价方法。结合航天器装配的特点,确立了评价指标体系;基于装配工艺虚拟仿真,对方案各项指标进行评价;在此基础上建立航天器装配工艺评价模型。以某型号大型航天器的载荷安装工艺评价为例应用该方法,结果表明:该方法实用效果良好,满足航天器装配工艺优选的需求。

表面波纹度是评定微磨料气射流加工表面质量的重要指标之一。通过微磨料气射流加工硅片试验,研究了工艺参数及其交互作用对加工表面波纹度的影响,建立了表面波纹度的广义回归神经网络模型。结果表明,喷嘴横移速度对表面波纹度的影响最显著,其次分别是靶距、磨料喷射机工作压力、靶距和喷嘴横移速度的交互作用,以及磨料喷射机工作压力和靶距的交互作用,而磨料喷射机工作压力和喷嘴横移速度的交互作用对表面波纹度的影响不显著。表面波纹度随着磨料喷射机工作压力的增加而增大,随着靶距的增加先增大后减小,随着喷嘴横移速度的增加而减小。选用较低磨料喷射机工作压力和较大靶距的组合,以及较高喷嘴横移速度和中低靶距或者较大靶距的组合均有利于降低表面波纹度。基于广义回归神经网络理论,建立了表面波纹度的神经网络模型。经验证,该模型能够有效地预测表面波纹度。

当前飞机标准件管理系统与三维设计软件集成度不高,导致标准件应用和管理的分离,设计效率低且不利于产品生命周期管理。以CATIA设计软件和ENOVIA VPM平台为支撑,结合CATIA二次开发技术开发出集成于CATIA的标准件调用界面,实现本地标准件在VPM中的实时入库和调用,避免了标准件数据冗余,减轻了虚拟产品管理(VPM)系统的数据量和运行负担。最后针对应用介绍了VPM系统的文档管理方法。

胀压成形是制造汽车桥壳类复杂管件的新工艺,针对某载重5t胀压成形汽车桥壳直臂方管充液压制成形过程,利用有限元软件ABQUS模拟了使用平面型模具压制成形情况,结果表明在不同加载路径下方管表面中心部位均存在凹陷;针对上述现象,将模具横截面上对应方管凹陷部位设计成向模具本体内凹的曲线,模拟了使用12组不同内凹曲线模具的压制成形过程,给出了方管表面凹度大小与凹曲线弦长、凹度的关系,确定了方管表面无凹陷时模具内凹曲线的结构参数;最后进行了低压充液压制成形试验,试验结果与仿真结果吻合。

针对SM公司剪叉高空车装配线存在的产能不足、生产流程混乱、人员利用率低和装配线平衡率低等问题,提出基于价值流图析技术的精益改进方案。根据公司生产现状绘制出GTJZ0608剪叉高空车现状价值流图,根据现状价值流图,分析出当前生产过程中存在的主要问题。通过应用均衡生产、拉动式生产,以及改变物料配送方式和生产作业控制等精益生产方法来优化生产流程,并绘制出未来价值流图。通过改进来优化产品的生产流程,缩短产品装配周期,减少库存和物料搬运距离,提高人员利用率和生产线平衡率。

针对细长缸体内部盲孔检测手段落后、检测精度低、可靠性差及只限于接触式检测的现状,采用内窥光电检测技术、光栅位移检测技术、精密机械技术和现代传感技术等多学科技术,研制了缸体内部盲孔形位尺寸检测系统,实现了对工件盲孔形位、边缘倒角大小以及缸体主孔内表面加工质量的非接触检测。设计了内窥光学系统和视频显微系统,实现了对小孔光截轮廓的成像。实验结果表明,所研制的缸体内部盲孔形位尺寸检测系统工作性能稳定可靠,系统设计达到了对缸体内部盲孔形位的检测要求,实现了对工件的高速度、高精度和非接触检测。

针对某型发动机在量产阶段需要对曲轴材料进行统型更换的问题,开展了18Cr2Ni4WA和34CrNiMo6两种材料的强度和疲劳性能测试,采用有限元模拟方法和应力-强度干涉理论对曲轴分别采用两种不同材料情况下的可靠度计算分析,并与传统确定性疲劳安全系数评估方法进行了对比,揭示了传统评估方法的不足,为该型发动机曲轴材料统型设计提供了理论支撑。

螺纹的加工质量是决定螺纹连接可靠性的重要一环,一些高要求的紧固件需要逐个检验,检验过程是一系列动作的重复,一款专门的自动化检测设备可以大大减轻工人劳动强度,提升检测效率。为此,开发了一台内螺纹自动检测机,目的是为了实现对一定尺寸范围内螺纹检测的自动化、检测结果的数字化。PLC作为核心控制元件,能够实现对控制系统的各个部件的协调控制。触摸屏作为人机交互界面,实时显示系统状态和检测结果。

立柱是加工中心的重要部件,支承着主轴箱、滑枕及横梁等零/部件,对加工中心的加工精度有着举足轻重的影响。以立柱筋板结构、筋板厚度为设计变量,以立柱质量为主要评估指标,以立柱形变量和一阶固有频率为次要评估指标,采用三维设计软件SolidWorks和有限元分析软件ANSYS设计并分析了8种筋板结构的立柱,初步筛选出O型筋板结构设计为最优方案,然后针对O型筋板立柱内部筋板厚度进行设计与分析。结果表明,在形变量基本不变的情况下,O型筋板立柱的筋板厚度为14mm时综合性能最优,优化后立柱质量减轻了352kg,一阶固有频率提高了1.6%。

针对大型复杂产品的适应性设计,基于时间成本的考虑,将通过设计的更改完成新产品设计所需的时间与重新设计新产品所需的时间的比值作为衡量设计适应性能力的指标。以产品设计的适应性任务为实例检索对象,从相似性、重用性和定制柔性3个方面来度量适应性,提出了设计适应性的计算方法。最后将提出的适应性评价方法用于轨道式集装箱门式起重机的设计中,验证了该方法的可行性和实用性。