类金刚石（Diamond-Like Carbon,DLC）涂层刀具结合了基体强度高、韧性好以及涂层硬度高、耐磨性高的优点,可以有效降低刀-屑间摩擦,提高刀具切削寿命和加工效率。采用直流磁控溅射和等离子体辅助化学气相沉积（Plasma-Assisted Chemical Vapor Deposition,PACVD）法分别在硬质合金刀具基体上制备了单一DLC涂层、Cr/W-DLC/DLC复合涂层和Cr/CrN/DLC复合涂层。对比研究了具有不同Cr/x/DLC过渡层的DLC复合涂层硬质合金刀具加工过共晶结构铝硅合金AC9B的切削性能。研究结果表明:切削铝硅合金时,相对于无涂层硬质合金刀具,DLC涂层硬质合金刀具可以明显降低切削力和切削温度,并且具有更长的刀具切削寿命;Cr/W-DLC/DLC复合涂层硬质合金刀具的切削力最小,切削寿命最长。经显微分析,发现DLC涂层硬质合金刀具切削铝硅合金时的磨损机理主要是黏结磨损和硬质点磨损。

针对汽车微型电机外壳零件冲压生产中手工作业效率低和安全系数低的现状,规划运用工业机器人进行冲压各工序之间的半成品移送,根据机器人的工作特点设计微型电机外壳自动冲压送料工艺,研究机器人移送动作轨迹和坐标设置方式,通过示教再现的方式编制机器人动作程序,合理设计系统运转速度及节拍,以提高自动冲压生产效率并稳定产品质量。

随着航发叶片数控砂带磨削技术的成熟和工业互联网技术的不断发展,将企业拥有的大量独立运行的磨削智能单元改造成智能化生产线是当前发展方向,而生产线数字化是智能化生产线的前提。根据工艺要求设计生产线功能和异构设备以进行信息采集,构建航发叶片磨削生产线管控执行系统信息采集框架,建立生产线过程控制数学模型,最后进行调试验证。该管控执行系统已经应用于某航空公司叶片制造车间,并取得了良好的应用效果。

转向架混合流水（混流）装配车间生产调度是一个典型的离散变量NP-hard问题,为了优化其生产作业流程,提高生产效率,对某机车车辆有限公司的转向架混合流水装配车间生产线生产调度进行数学模型的构建,以全部工件完成时间为目标函数,采用随机权重法,引入遗传算法（Genetic Algorithm,GA）的选择、交叉和变异操作,设计了一种基于排列的3层编码PSO-GA混合算法,并进行仿真研究,通过对粒子群优化（Particle Swarm Optimization,PSO）算法、GA和PSO-GA混合算法这3种算法进行比较分析,验证了PSO-GA混合算法的有效性,并得到了该转向架混合流水装配车间的生产调度甘特图。

为了精确估计车辆行驶状态参数,提出了一种基于模糊自适应无迹卡尔曼（Kalman）滤波的车辆状态参数估计方法,将模糊控制引入到无迹卡尔曼滤波算法中,通过模糊控制动态调整系统测量噪声,实现滤波的自适应调节。采用非线性三自由度汽车模型作为车辆状态参数估计模型,以前轮转角和纵向加速度为系统输入向量,以横摆角速度、质心侧偏角及纵向车速为状态向量,以侧向加速度为输出向量。应用Carsim软件和Matlab/Simulink软件进行联合仿真,验证该算法的有效性,结果表明:模糊自适应无迹卡尔曼滤波算法比无迹卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波估计精度高、效果好。

建立了某电动汽车快速更换电池箱结构的三维模型,采用ANSYS软件分析了电动汽车在颠簸路段急刹车、急转弯两种工况下该电池箱的静态特性和模态特性。分析结果显示,快速更换电池箱的结构满足所选材料的许用应力要求且有较大余量,但因刚度不足易发生共振,因此需要通过优化设计使该电池箱结构更轻量化的同时刚度得到提升。根据静态特性和模态特性分析结果对电动汽车快速更换电池箱结构进行优化设计,优化设计后的分析结果显示:汽车在颠簸路段急刹车和急转弯两种工况下的最大应力分别增大至73.637 MPa和98.181 MPa;但该电池箱所用材料量减少,且第一阶固有频率由优化设计前的33.168 Hz提高至44.302 Hz,优化设计后的快速更换电池箱不会与汽车发生共振。研究结果表明优化后的快速更换电池箱结构更符合设计要求。

异形截面变螺距螺杆作为功能件应用广泛。在分析异形截面变螺距螺杆的结构特征与技术要求的基础上,设计了四轴数控铣削加工该螺杆的方案,并采用流线曲面驱动,规划了螺旋槽的精加工刀路;构建了残余高度与刀具直径、切削行距之间的几何关系。检测结果表明:该加工方案加工过程稳定,加工出的螺杆精度可达到技术要求。

以风电齿轮轴为研究对象,采用卧式滚磨光整设备进行光整加工试验。试验结果表明,光整加工后,零件表面的沟壑状纹理有所改善,表面粗糙度提升了1～1.5个等级,不会对齿轮精度造成影响,齿面压应力值有大幅度提升,进而提高了零件的疲劳强度和疲劳寿命,可为滚磨光整加工技术在大型齿轮加工中的应用提供依据。

采用球头刀加工时,会在行距方向上产生行间残留,在进给方向的行间残留上产生扇形残留。为了提高工件表面加工质量,以加工平面为例建立了球头刀加工模型及零件表面扇形残留模型,研究了每齿进给量、切削刃数、刀具半径和刀具螺旋角等参数对扇形残留的影响。使用MATLAB软件进行了仿真计算,得出每齿进给量和切削刃螺旋角的增大会使扇形残留面积增大,刀具半径和切削刃数增加会使扇形残留面积减小。切削试验及测量试验结果较好地匹配了仿真结果,证明了球头刀铣削零件表面扇形残留模型的可行性。最后提出了控制扇形残留高度的方法,为球头刀铣削加工提供了参考。

对15CrMnMoVA钢试件孔结构采用了坐标磨、数控磨抛和激光磨抛复合强化等不同工艺进行加工,分析其表面完整性特征,并对试件进行对称循环加速疲劳寿命试验。结果表明,试件孔结构的疲劳破坏机制为微动疲劳,增加孔的倒角尺寸会导致疲劳寿命降低;与传统的坐标磨工艺相比,数控磨抛工艺可以提高疲劳极限5%,而激光强化与数控磨抛复合工艺可以提高疲劳极限20%;激光强化能形成较深的残余压应力强化层,数控磨抛后残余压应力层仍然深达0.5 mm;数控磨抛可以提高孔的形状精度至0.009 mm,并进一步将孔壁抛光至镜面（表面粗糙度为Ra 0.018μm）;激光磨抛复合强化工艺显著提高了孔结构的疲劳性能。

以铝屑为代表的多余物对运载火箭、导弹的正常发射危害极大,因此在航天运载领域对多余物的清理提出了较高的要求。针对多余物的危害以及传统清理方式清洁不足的问题,提出一种新型超声微激振多余物清理的方法,该方法利用超声振子的机械振动作用以及空化效应对多余物进行清理。首先对微激振多余物清理的工作机理进行分析,说明该清理方法的可行性;进而通过分析超声振子设计流程以及几何参数计算,确定超声振子的材料以及形状尺寸;利用ANSYS软件进行模态、谐响应分析,根据仿真结果对尺寸参数进行优化。研究内容为微激振多余物清理方案设计奠定基础,并为新型超声振动清洗设备的研发提供参考。

以汽车零/部件常用材质双相钢和铝合金的自冲铆接接头为研究对象,采用Simufact.forming有限元模拟仿真软件建立双相钢DP600和铝合金AA6061的自冲铆模型,按基板的不同叠放顺序和铆钉规格进行自冲铆接数值模拟。通过分析铆接接头的钉头高度等参数,找出了铆钉长度和基板的叠放顺序对上下2种叠层材料自冲铆接过程及接头连接质量的影响规律。结果表明:DP600和AA6061为基板的自冲铆接模拟仿真试验中,铆钉长度为6.0 mm时的连接质量最优;铆钉相同而基板叠放顺序互换时,上层为DP600和下层为AA6061的铆接接头质量优于基板叠放顺序互换的铆接接头质量;铆钉长度在一定范围内增大可提高自冲铆接接头的自锁性能,提升自冲铆接接头的质量。

为提高低合金高强度钢Q345的磨抛效率和磨抛工具的使用寿命,设计、制备了2种粒度的钎焊金刚石磨盘。用钎焊金刚石磨盘进行了低合金高强度钢Q345的磨抛性能试验,并与传统的树脂砂轮片进行了对比研究。试验结果表明,钎焊金刚石磨盘的磨抛效率高于树脂砂轮片,不同粒度的钎焊金刚石磨盘磨抛效率有所差异,钎焊金刚石磨盘的磨抛温度低于树脂砂轮片,金刚石磨粒的磨损量小,服役寿命长

针对国内棒、线材等生产企业在运行自动化涡流探伤机过程中存在检测稳定性低,即检测时产生误报、漏报的普遍性问题,引入一种基于质量管理PDCA循环模型的改进型PDCAY模型,分别从策划（Plan,P）、实施（Do,D）、检查（Check,C）、处置（Act,A）和收益（Yield,Y）几个角度进行实证讨论。通过X公司涡流探伤机改进项目实施结果来看,误报率、漏报率下降明显,既提高了检测稳定性,也取得了显著的经济效益,为公司解决类似问题提供了一种新的参考方法。

针对目前旋压封头关键尺寸急需在线高效测量的问题,采用滚轮法测量原理,提出并研制了旋压封头关键尺寸在线测量系统。该系统通过测量滚轮以及预压缩机构实现滚轮与封头的无滑动滚动,采用旋转编码器采集滚轮的旋转圈数,色标传感器记录封头的旋转圈数,并通过控制单元实时输出测量结果;该系统完成了不同规格封头的静态和动态测量试验。测量结果表明:旋压封头关键尺寸在线测量系统性能稳定,测量精度满足GB/T 25198—2010规范要求;验证了该系统的有效性和可靠性。

应用工作抽样方法,统计了某机加车间生产过程中设备和人的利用率;分析了设备利用率较低的原因,对设备闲置与设备停工等现象提出了具体的改善建议;应用人机联合操作分析方法,实现有效的多设备看管,提高工人的利用率;应用流程程序分析方法对车间某典型零件进行分析,对车间的设施布置进行改善,减少了该零件在该车间总的搬运距离。通过提出的改善方法,企业能够以较低的代价提高车间的生产效率。

为了解决产品设计过程中多种需求因素制约的设计问题,提出一种基于功能元参数相关性的产品功能模块设计方法。该方法建立在功能分析的基础上,通过对产品系统进行功能分析,考虑不同需求参数下功能元之间的相关度,进而运用聚类分析对功能元模块进行划分,并从系统的角度对模块化产品系统进行设计,得到一套完整的产品功能模块设计方法。最后引入雪地救援车功能模块布局设计案例验证了该方法的可行性。

为解决汽车设计过程中造型特征获取和设计完成后汽车造型意象认知二者之间的匹配问题,辅助设计师通过造型意象评价对设计方案进行合理选择,提出了一种基于感性工学和层次分析法的汽车造型意象评价方法。以汽车设计中的车型、品牌和风格特征要素建立造型特征集,通过感性工学理论实现造型意象词汇的量化,以确定语义特征集,运用层次分析法建立造型特征集与语义特征集之间的关系,从而构建影响造型意象评价的指标体系,建立模糊评价矩阵,计算各评价指标权重并进行综合排序;最终对设计方案进行模糊综合评价,获得最佳造型意象设计方案。将该评价方法应用于3款电动汽车造型设计方案评价中,运用模糊隶属度函数,建立模糊评价矩阵,并对各个指标的评价结果进行量化处理,筛选得出最佳造型意象设计方案,为项目开发提供了有效参考。

自动生产线上的数控机床在设备现场一般无操作员,机床启停、刀具更换等全部由系统自动完成。运行过程中刀具若出现严重磨损或断裂而未及时更换,则会造成一批产品的报废,一定程度上影响了自动生产线的应用推广。针对上述问题,提出了一种网络环境下应用计算机编程实时监控数控机床主轴负荷、远程控制数控机床停机和自动给出换刀信息提示的程序设计方法,所开发的软件经应用测试表明能够实现预期功能,可有效降低产品废品率,提高自动生产线运行的可靠性。

针对目前超声振动加工中存在的压电陶瓷发热严重,影响换能器性能和寿命的问题,通过对压电换能器进行设计、分析与试验对比,在保证输出振幅能够满足加工要求的前提下,得出振动系统合适的输入电压范围,使超声振动系统能够稳定运行。首先对超声换能器进行谐响应分析和稳态热分析,分析结果显示,对压电陶瓷施加电压后,换能器输出端的振幅最大,压电陶瓷的温度最高。建立试验平台进行试验分析,试验结果表明,当输入电压达到140 V时,压电陶瓷的温度高于居里温度的一半,此时振幅趋于峰值30.0μm。当输入电压为70～130 V时,输出振幅足够大,压电陶瓷的发热情况良好,能够满足系统长时间工作的要求,为超声振动系统能够稳定工作提供了一种可行方法。

提梁机卷扬系统"溜钩"故障是提梁机最常见的故障之一,对"溜钩"故障进行检修预防和快速诊断对于提梁机的安全运行有着重要作用。因"溜钩"故障难以用传感器监测且没有足够的统计数据无法计算精确的失效概率,故结合层次分析法和模糊理论对提梁机卷扬系统的"溜钩"故障进行故障树分析。利用层次分析法计算故障树中间事件及底事件的权重,使用模糊理论计算底事件的模糊失效概率,并将所得的权重和模糊失效概率用于故障树的定量分析,得到顶事件的模糊失效概率及各底事件的概率重要度。研究结果为提梁机的故障诊断和日常检修提供了重要参考。

介绍了一种盘式电机定子半自动嵌线机。首先,以现有的手工嵌线工艺流程为分析背景,完成了盘式电机定子嵌线机整体及相关结构的设计,并对其关键机构进行了详细介绍。其次,为了预测设备关键部件——转臂、模具柱的设计是否满足设计需要,以降低实验成本,借助ANSYS Workbench软件对转臂和模具柱进行了有限元分析,得到了关键部件的最大变形,验证了转臂和模具柱设计的可行性。最后搭建了实验样机,经验证实验样机基本可以实现绕线、嵌线工艺的半自动化,可提高盘式电机定子嵌线的效率,从而提高盘式电机的制造效率。

为了准确识别刀具磨损状态,提出一种细菌觅食算法（BFA）优化集合经验模态分解（EEMD）并与隐马尔可夫模型（HMM）结合的刀具故障诊断方法。首先利用BFA优化EEMD的白噪声幅值系数和总体平均次数,通过设置优化得到的最优参数,将降噪后的信号经EEMD分解为一系列本征模态分量（IMF）;再依据峭度和相关系数重构信号;最后从重构信号中提取特征向量作为观测序列输入已训练好的HMM分类器中进行故障诊断。通过对刀具实验数据的分析,验证了此方法的可靠性和准确性。

基于研制的一种内嵌式快刀伺服系统,进行控制系统的设计。根据快刀伺服闭环控制系统特性,介绍了快刀伺服系统的硬件结构;以MFC类库为基础,完成上位机的编程控制;利用数学模型在Matlab软件中进行阶跃响应仿真分析;通过PID参数调试对阶跃响应曲线和速度曲线进行了分析。通过重复定位精度实验测试,验证了该控制系统的稳定性。

随着软体机器人的快速发展,面向软体机器人的柔性仿生驱动器的研究成为研究的热点,对现有的相关理论成果进行分析和总结,对当前柔性仿生驱动器的关键技术进行分析,并对未来的发展趋势进行展望,以促进柔性仿生驱动器的研究进一步发展。首先,综述了柔性仿生驱动器类型,包括气动驱动器、形状记忆材料驱动器以及电活性聚合物驱动器等;其次,从仿生材料、本体机构设计和制造技术、运动学和动力学建模及驱动器的控制策略4个方面对柔性仿生驱动器存在的技术难点进行分析;最后对未来发展趋势进行构想。

人工神经导管是用来修复受损周围神经的理想材料,其结构主要有中空型、非定向内部填充型以及含定向沟槽或通道型等,不同的结构设计其制造方法各异。对不同人工神经导管的结构设计及其制造方法进行对比分析及综述,介绍了定向结构人工神经导管的特点及优势,并对未来制备人工神经导管的发展前景进行展望。