以培养学生工程能力为导向的“机械制造工艺学”课程教学改革

“机械制造工艺学”是高校机械类专业的一门主干课程,其实践性、工程性极强。传统教学模式重理论而轻实践,尤其缺少对学生工程意识和创新意识的培养,因此,“机械制造工艺学”课程教学改革已迫在眉睫。以“解决企业工程难题、创新工程素质培养”为目标,对“机械制造工艺学”课程进行教学改革,增加工程实际训练项目环节,着重培养学生综合运用理论知识和实践技能去解决实际工程难题的能力。

以专业学位研究生为本位的校企联合培养思考

新冠肺炎疫情、逆全球化背景下,中国社会经济发展处于一个重要的历史转折时期,企业科技发展迫切需要自力更生。作为企业科技发展和专业学位研究生培养的关键抓手,校企联合培养在新形势下也遇到了一些前所未有的阻碍。分析新形势下校企联合培养专业学位研究生过程中存在的问题,以新时代专业学位研究生为本位提出联合培养主体在制度和培养模式方面的有效措施,解决新时代校企联合培养专业学位研究生实践困难、企业项目与研究生培养要求矛盾、研究生科技服务能力不突出等问题,提高新时代专业学位研究生全方位能力。

实时三维超声心动图评价心肌梗死患者左室收缩功能的研究

目的探讨实时三维超声心动图(RT-3DE)评价心肌梗死患者左室收缩功能的准确性。方法选择临床已确诊的心肌梗死患者25例,分别利用二维超声心动图Simpson’s法、RT-3DE全容积法及心脏磁共振成像(CMRI)测量患者左室舒张末容积(LVEDV)、每搏输出量(SV)、左室射血分数(LVEF),并将三种方法所测参数进行对比分析。结果二维超声心动图Simpson’s法与CMRI所测LVEDV、SV比较差异均有统计学意义(均P<0.05),而LVEF差异不明显。RT-3DE与CMRI所测LVEDV、SV、LVEF比较,差异均无统计学意义。Simpson’s法所测LVEDV、SV、LVEF与CMRI所测结果相关(r=0.75、0.75、0.80,P<0.05);RT-3DE全容积法所测LVEDV、SV、LVEF与CMRI所测结果高度相关(r=0.89、0.88、0.91,P<0.05)。结论 RT-3DE可以准确评价心肌梗死患者的左室收缩功能。

实时三维超声心动图在评价心肌梗死患者左心室收缩功能中的应用

目的探讨实时三维超声心动图（RT-3DE）评价心肌梗死患者左心室收缩功能的准确性。方法选择临床已确诊的左心室心肌梗死患者48例,根据梗死部位分为第1-4组：分别为下壁组（n=11）、后壁组（n=13）、前壁及前间壁组（n=12）、侧壁组（n=12）,先后利用二维超声心动图（2DE）Simpson法、实时三维超声心动图（RT-3DE）全容积法、核磁共振成像（CMRI）测量每例患者的左室舒张末容积（LVEDV）、每搏输出量（SV）、左室射血分数（LVEF）,并将前两种方法所得参数与CMRI所得参数进行对照分析。结果Simpson法与CMRI测得第1、3、4组患者的LVEDV、SV间差异有统计学意义（P〈0.05）,LVEF间差异无统计学意义（P〉0.05）;Simpson法与CMRI测得第2组患者的LVEDV、SV、LVEF间差异均有统计学意义（P〈0.05）。RT-3DE与CMRI测得4组患者的LVEDV、SV、LVEF间差异均无统计学意义（P〉0.05）。Simpson法与CMRI测得的LVEDV、SV、LVEF间存在相关性,RT-3DE与CMRI测量的LVEDV、SV、LVEF间有良好的相关性。结论RT-3DE可以准确评价心肌梗死患者的左心室收缩功能,可以弥补Simpson法评价左室后壁心肌梗死患者左心室收缩功能准确性较低的不足,值得临床推广。

金刚石砂轮磨削氮化硅陶瓷数值仿真及实验研究

针对金刚石砂轮磨粒的尺寸多变化、位置不规则的特点,通过切割正四面体的方法,获得了接近实际的十四面体磨粒模型,并通过其建立了金刚石砂轮模型。采用DEFORM-3D进行金刚石砂轮磨削氮化硅陶瓷数值仿真,分析工件的切屑去除过程以及其间的切削力变化,并分析不同的工艺参数对切削力的影响;同时,在平面磨床上进行磨削氮化硅陶瓷的实验。结果表明:磨削加工和数值仿真的磨削力值变化趋势相同,且差值在10%的误差范围内。最后,结合实际砂轮表面面积密度、磨粒平均个数、出刃高度等测量参数,共同验证了所建立的十四面体磨粒模型和砂轮整体模型的正确性。

氮化硅陶瓷切削仿真与实验

针对金刚石砂轮磨粒尺寸、形状的不规则性和空间位置不确定性的特点,采用球坐标中随机点产生的空间平面切分实体和截角多面体相结合的方法,并考虑氮化硅陶瓷工件的磨削亚表面形貌和裂纹损伤,建立了截角多面体磨粒和含有典型裂纹的工件模型。进行单颗磨粒切削氮化硅陶瓷的有限元仿真和实验,结果表明:磨削加工和数值仿真的磨削力值变化趋势相同,差值小于8%,切削力随砂轮转速增大而减小、随工件速度和切削深度增大而增大,而切削深度对切削力的影响程度最大。

氮化硅陶瓷ELID磨削预修锐与氧化膜成膜的影响因素

针对氮化硅陶瓷回转曲面零件高效低损伤的加工要求,设计适用于回转面加工的在线电解修整(ELID)磨削实验装置,在数控坐标磨床上进行预修锐实验。基于平行电极电解池模型,建立预修锐时间与氧化膜成膜厚度的关系模型,分析占空比和极间间隙对成膜效果的影响规律。结果表明:工艺参数对预修锐时间的影响程度依次为占空比>电解液流量>砂轮转速>脉冲频率。采用田口方法获得最优工艺参数组合为占空比0.75,脉冲频率50kHz,砂轮转速9 000r/min,电解液流量1.0L/min。

单颗磨粒切削氮化硅陶瓷表面残留高度研究

基于单颗磨粒切削路径规划和未变形切屑厚度模型,建立加工表面残留高度与加工参数之间的关系模型。在高精度数控平面磨床上进行单颗磨粒切削氮化硅陶瓷加工实验,结果表明残留高度与与切削力呈正相关关系。当材料去除方式为以脆性裂纹扩展控制的断裂破碎时,加工表面残留高度现象相对明显。通过对正交实验结果进行分析,获得有助于降低表面残留高度的加工参数组合,可用于指导实际磨削加工,并通过磨削实验进行验证。

工程陶瓷磨削损伤建模与数值模拟研究进展

针对工程陶瓷磨削损伤现象,探讨材料去除与损伤机理,综述国内外基于断裂力学和损伤力学的损伤建模技术在工程陶瓷磨削损伤领域的研究进展。对单颗磨粒建模和砂轮三维形貌建模方法进行总结讨论,在此基础上介绍数值模拟技术在工程陶瓷磨削损伤研究中的应用现状。指出基于细观损伤力学,实现针对力热耦合作用下工程陶瓷磨削损伤的数值模拟,最后就这一方向的深入研究工作做展望。

工程教育专业认证下机械制造装备设计课程改革

参照工程教育专业认证标准,分析当前机械制造装备设计课程教学现状及存在的问题,从以学生能力的全面提升为目标导向来组织和持续改进课程教学出发,提出了改进教学措施和教学方法,以期提高课程教学效果。

凸轮轴高速数控磨削在位测量技术

基于USB总线技术与自复位光栅位移传感器开发了凸轮轴轮廓在位测量装置,对磨削后的凸轮轴进行了在位升程测量。介绍了测量原理及升程测量过程,采用"敏感点"法并结合三次均匀B样条拟合与最小二乘法对测量数据进行了处理,求解了凸轮升程的起始转角,获得了凸轮的实测升程。利用在位测量装置与BG1310-10型凸轮轮廓检测仪针对同一凸轮轴样件进行了对比检测实验。结果表明,该在位测量装置能够满足凸轮轴加工轮廓误差检测的精度要求。

氮化硅陶瓷球面磨削亚表面损伤研究

对磨削加工后的氮化硅陶瓷球面元件进行亚表面损伤深度研究,分析亚表面损伤产生的原因。采用圆形截面抛光法,获得不同磨削工艺参数组合下的氮化硅陶瓷球面元件磨削亚表面损伤深度值。实验研究砂轮磨粒尺寸、砂轮线速度、砂轮直径、进给速度等对元件亚表面损伤深度的影响。结果表明,在实验条件下,亚表面损伤深度随砂轮直径、砂轮线速度的增大而减小,随砂轮磨粒尺寸和进给速度的增大而增大。基于单颗磨粒法向磨削力和当量磨削厚度结合实验结果采用回归分析方法建立了亚表面损伤深度预测模型,可用于指导磨削工艺参数优化和后续光整加工阶段加工余量分配。

不连续岩体扩展有限元法的前处理

扩展有限元法是针对不连续问题提出的一种改进的有限元法,由于其计算网格独立于结构内不连续面,该方法十分适用于处理不连续问题,因此,该方法需能将不连续面和计算网格的几何信息转化为计算分析所需的单元拓扑信息的前处理。针对扩展有限元法在不连续岩体问题中的应用,系统地研究了二维扩展有限元解决不连续问题时单元拓扑信息生成等前处理问题,给出了单元拓扑信息自动生成算法,将不连续面和计算网格几何信息转化为计算所需要的单元拓扑信息,并在此基础上开发了不连续岩体二维扩展有限元法前处理程序。结果表明该算法和程序的适用性和正确性,同时还表明扩展有限元法在不连续岩体问题求解中有较好的应用前景。

面向蓝宝石加工的纹理化研磨盘设计及试验研究

蓝宝石晶片在研磨加工中会受到诸多因素的影响,为了提高蓝宝石研磨加工后的表面质量,本文从研磨液体积分布及流动均匀性出发,设计了研磨盘表面纹理。采用有限元计算对所设计的研磨盘进行流场模拟,同时对研磨盘表面应力分布进行了有限元模拟。为了验证研磨盘的加工性能,将所设计的研磨盘与无槽研磨盘进行研磨试验的对比。结果表明,采用槽宽2 mm、槽深1 mm的阿基米德螺旋线沟槽加径向沟槽的设计,蓝宝石晶片表面粗糙度为0.210μm,晶片表面无破碎、凹坑等损伤,加工效果明显优于无槽研磨盘,因此,本文所设计的研磨盘具有更好的加工性能。

数控机床能耗建模与测试技术研究进展

数控机床作为制造业重要的"工作母机",节能降耗潜力巨大。针对数控机床的能量特性,国内外学者开展了大量的研究工作以提高机床能量利用率,降低机床能量损耗。综述了数控机床能耗的影响因素、能耗分析建模技术以及能耗测试方法等方面的研究现状,并就这一方向的深入研究工作做了展望。

单颗金刚石磨粒切削氮化硅陶瓷仿真与试验研究

为探索氮化硅陶瓷单颗磨粒切削加工的机理，进行单颗金刚石磨粒切削氮化硅陶瓷的仿真与试验。选用截角八面体模拟金刚石磨粒，基于Johnson—Holmquist ceramic硬脆材料本构模型，采用有限元网格法进行单颗磨粒直线切削仿真，分析工件材料的切屑去除、划痕形貌、应力动态变化与分布、切削力变化等现象，以及工艺参数对切削力的影响。制备单颗金刚石磨粒工具，在平面磨床上进行单颗磨粒切削氮化硅陶瓷的试验，进一步分析划痕形貌、切削力的变化，并验证有限元仿真的正确性。研究表明，划痕光直平整，塑性隆起很少，边缘存在较大尺寸的破碎，划痕内有局部小尺寸的破碎；划痕的深度和宽度比磨粒的切削深度和宽度尺寸略大。应力与切削力存在动态波动。随着砂轮速度的增加，切向力和法向力减小；随着切削深度的增加，切向力和法向力增大。切削力比在4～6之间变化。

基于正交试验-遗传神经网络的陶瓷球面精密磨削参数优化

针对陶瓷等难加工材料的精密加工要求与特点以及球面磨削传统加工模式,分析了氮化硅陶瓷材料球面廓形工件砂轮法向跟踪精密磨削的方法。采用正交试验法设计试验,运用极差法和方差法综合分析相关磨削工艺参数对工件加工质量与效率的影响规律。考虑到当前磨削加工工艺方案选择与优选的难点,利用遗传神经网络算法建立了工件加工质量与效率和相关磨削工艺参数之间的非线性映射关系,并基于正交试验法的分析结果对遗传神经网络算法进行了改进,实现了相关磨削工艺参数的优化,缩短了氮化硅陶瓷材料球面廓形工件数控磨削工艺制定与操作的时间,提高了磨削加工质量和效率。

工程陶瓷磨削过程的声发射在线监测研究进展

工程陶瓷作为典型的硬脆性材料,其加工主要通过超硬精细磨料的精密磨削及研磨实现。在线监测磨削过程从而及时调整工艺参数是保证工件表面质量、提高磨削加工效率的重要途径,声发射凭借灵敏度高、实时响应的特性在磨削过程监测中得到了广泛的应用。本文阐述了声发射技术的基本原理,总结了磨削过程中声发射监测常用的信号分析方法,综述了声发射技术应用于工程陶瓷磨削过程中砂轮磨损与修整监测、磨削烧伤监测、工件表面质量预测及智能磨削智能监控系统构建等领域的国内外研究进展,并结合当前现状与不足对未来声发射技术在磨削加工监测中的应用前景进行了展望,以期推动声发射技术在工程陶瓷磨削监测领域的应用扩展。

凸轮轴数控磨削工艺智能应用系统研究与开发

针对当前凸轮轴数控磨削加工所面临的严重依赖操作人员经验、数控加工程序采用手工编制及制造企业对生产工艺信息化要求高等问题,提出并开发了满足凸轮轴企业生产制造信息化智能化要求的凸轮轴数控磨削工艺智能应用系统。该系统完整涵盖了凸轮轴数控磨削基础工艺数据库、工件特征自动分析、工艺方案智能优化、运动曲线优化、工艺实例推理和规则推理、工艺质量预报、磨削过程虚拟仿真、误差分析与补偿和数控代码自动编写等多个模块。该系统应用于实际生产的结果表明,该系统能够显著缩短数控磨削工艺系统的操作时间,有效提高整个工艺系统的柔性,降低生产成本。

面向绿色高效制造的铣削工艺参数多目标优化

为了实现数控机床的绿色高效制造,考虑加工过程中刀具寿命和零件表面质量的实际约束条件,建立了以能量效率最高、碳排放最低和材料去除率最高为目标的多目标优化模型。通过设计面中心复合试验获取试验数据,采用信噪比方法将不同要求的优化目标转换成同要求的信噪比,使用基于组合权重的灰色关联分析法将多目标优化转化为单目标优化问题,基于响应曲面法建立关联度与工艺参数的二阶关系模型,应用量子遗传算法对优化模型进行求解。最后通过试验验证了该多目标优化模型的有效性。