基于脉冲耦合神经网络的刀具磨损检测

将仿生学中的脉冲耦合神经网络(PCNN)引入刀具磨损检测中,利用刀具磨损区域灰度强度明显高于刀体和背景区域灰度强度的特点,通过空间邻近和灰度相似集群像素获得分割的二值图像,从而达到对刀具磨损区域进行检测的目的。对车削加工中刀具不同磨损阶段的磨损图像进行分割试验,证明了该算法可以有效地判断刀具的磨损状态。

超磁致伸缩超声换能器结构研究

为了实现大功率、大振幅的超声振动输出,设计了一种新型的超磁致伸缩超声换能器,换能器的形状是一个窗形的结构,用ANSYS软件对设计的超磁致伸缩换能器进行动力学分析,验证了设计方法的有效性。采用ansoft Maxwell软件分别对窗形换能器和棒形换能器进行了磁分析,发现窗形换能器的磁路是一个闭合的磁路,漏磁较少。分别对窗形换能器和棒形换能器的阻抗和振幅进行测量。结果表明,窗形换能器和棒形换能器的谐振频率基本一致,窗形换能器的阻抗比棒形换能器的阻抗要小很多,但是在相同的驱动电压下,窗形换能器的平均振幅大约是棒形换能器平均振幅的1.5倍。窗形换能器的阻抗小、结构紧促、输出振幅大,是未来超磁致伸缩换能器发展的新方向。

基于改进型脉冲耦合神经网络的刀具磨损图像检测

脉冲耦合神经网络(Pulse Coupled Neural Networks,PCNN)图像分割法能很好将机械加工中的刀具磨损区域分割出来,但分割出来的图像是二值图像,很难将刀体和背景区分开来,这样就难于达到对刀具及其磨损状态进行精确监测的目的,为了解决这一难题,文中提出了改进的脉冲耦合神经网络分割算法,可成功分割出刀具磨损区、刀体和背景区域,通过对分割后图像的分析与识别,可以实现对刀具磨损状态的检测。对车削加工中刀具不同磨损阶段的磨损图像进行分割的实验,证明了该算法的有效性。

基于切削力信号的钻头磨损状态实时监测

研究了钻削过程中刀具在线磨损状态特征信号的提取方法。以轴向力和扭矩为监测信号,在普通钻床上建立起相应的实时信号数据采集系统,通过对信号进行幅域和频域分析,提取了特征信号随刀具磨损量增加的变化规律,为实现机械加工过程刀具状态的智能识别提供了依据。试验结果表明,该方法具有较好的抗干扰能力和较高的识别精度。

板料单点渐进成形力仿真与实验研究

在单点渐进成形中,成形力对板料的成形精度和成形极限有重要影响。本文在分析金属板料单点渐进成形原理的基础上,应用ABAQUS有限元数值分析软件建立了有限元模型并进行了仿真,根据仿真结果分析了金属板料单点渐进成形过程中成形力的变化规律。结果表明:在板料成形过程中,成形力的大小随着成形时间的增加而逐渐增大,然后趋于稳定状态。探讨了工具头直径、层间距、主轴转速对成形力的影响规律,研究结果表明:在单因素变化的条件下,工具头直径越大,轴向力越大;层间距越大,轴向力越大;主轴转速越小,轴向力越大。按照仿真条件,进行了板料单点渐进成形试验,将仿真结果和试验结果进行了对比分析,得出仿真结果和试验结果的变化趋势是一致的,验证了有限元仿真的正确性。由于试验的误差因素,仿真结果和试验结果存在最大9%的误差值。

基于GSM的制造执行系统信息传输平台

分析了当前制造企业信息化建设存在的一些典型问题和制造执行系统功能模型,提出了在制造执行系统中实现基于全球移动通信系统(GSM)和工作流程驱动的信息传输方式。对所提出的信息传输平台进行了开发,该平台可成功地解决信息系统之间的沟通不畅问题,能够对企业生产过程起到很好的监控作用,明显提高了企业的管理水平,该系统成功地应用于某制造企业的制造执行系统中,实践表明该平台具有很高的实用价值。

基于图像连通区域数的刀具磨损状态特征提取实验研究

为了利用计算机视觉技术进行刀具状态监测,设计了机械加工刀具状态监测实验系统,并通过将图像处理技术引入到机械加工刀具磨损状态监测中,提出了一种通过提取工件表面图像的连通区域数来判断刀具磨损状态的新方法。该方法首先采集被加工工件的表面图像;然后对图像进行预处理,并对区域行程算法进行了改进,再用改进的区域行程标记算法对机械加工工件表面图像进行标记;最后通过统计连通区域数来判断刀具的磨损状态。理论和实验分析表明,由于加工工件表面图像的连通区域数和刀具磨损有很强的相关性,其可以间接判断刀具磨损情况,从而可达到对刀具状态进行监测的目的。实验表明,该方法计算简单、识别速度快,可以有效地判断刀具的磨损状态。

基于神经网络刀具磨损的多特征融合监控

以切削力为依据 ,分别从时域、频域提取了切削力信号的峰值因子、Kurtosis系数和敏感频段带能量作为特征量进行钻削过程刀具磨损量的检测 ,讨论了特征信号随着刀具磨损量增加的变化规律 ,并将各个特征量构成的特征矢量输入改进的多层反传神经网络进行融合 ,实现钻削过程刀具磨损量的智能识别。

考虑摩擦热的弹塑性平面接触应力及塑性应变分析

研究了降低表面接触摩擦热对材料失效和零件寿命的影响.应用Fortran编程语言对弹塑性表面接触中产生的热应力进行了计算,分析了接触表面温度分布及摩擦热对接触表面压力分布、表面下米塞斯应力场及塑性应变的影响.分析结果表明:随着表面摩擦热流的增加,表面上最大接触压力逐渐变大,而表面下最大应力值逐渐减小,最大应力区域逐渐向接触表面上移动.接触表面温度的大小随滑动速度的提高而升高,且最高温度点的位置随滑动速度的提高缓慢向滑动速度方向偏移.

横向超声激励对金刚石线锯切割单晶SiC切割速度及切割机理影响

硬脆晶体材料如SiC、Ge和Si等,由于具有极高的硬度和脆性,普通线锯切割很难进一步提高硬脆材料晶片的切割效率和表面质量。本研究把超声振动应用到金刚石线锯切割单晶SiC。基于超声振动切削加工的特点,分析了柔性线锯横向振动切割单晶SiC的必要条件;建立了横向超声激励下柔性金刚石线锯对SiC工件的动态切割过程模型,研究分析了超声振动对线锯间歇切割弧长及切割速度的影响,得到横向超声振动线锯切割速度增量的数学表达式。基于压痕裂纹模型,讨论了横向超声振动线锯切割和普通线锯切割对切割速度、切割力和表面粗糙度的影响。以单晶SiC为切割对象,对普通线锯切割和超声振动线锯切割进行了对比实验,结果表明在相同条件下,超声振动线锯切割使晶片的表面粗糙度有明显改善,超声振动线锯的切割速度比普通线锯切割的速度提高了约45%,锯切力减少28%~53%。实验结果与理论分析具有良好的一致性。

注塑过程的数值模拟

针对塑料熔体的特性建立数学模型,并根据实际情况对有限元模型进行简化;采用大型有限元分析软件ANSYS对注塑模的瞬态注塑过程进行数值模拟,得到塑料熔体在型腔中的速度分布和压力分布;通过不同工艺参数条件下的结果进行对照分析,可以对工艺参数做出合理的选择;实验表明,该数值模拟法确实能对塑料注射过程的参数进行优化,为设计塑料注射过程工艺参数提供了一种行之有效的途径。

圆盘类零件几何量机器视觉测量技术研究

为提高圆盘类零件人工测量效率、精度,设计了一套基于机器视觉的测量系统,对图像进行灰度处理、平滑滤波、边缘检测和最小二乘法曲线拟合,使用方格图计算像素当量的方法完成了系统的标定,开发了相应的测量软件,进行实验并分析测量误差原因。通过张正友标定法代替原有标定方法和在边缘检测基础上使用灰度矩亚像素边缘定位算法改进实验。结果表明:直径和圆度测量误差达到了0.0291 mm和0.0190 mm,满足实际测量精度要求。

基于DEFORM-3D的GCr15轴承钢车削残余应力的仿真研究

利用DEFORM-3D仿真软件对GCr15轴承钢的车削外圆工艺进行有限元仿真,通过改变5个切削参数来模拟切削参数对GCr15轴承钢车削外圆工艺后残余应力的影响,得到切削参数对残余应力分布的影响趋势。最后,对GCr15轴承钢进行沿深度方向的残余应力测量实验,验证了仿真结果的有效性。

制造执行系统中信息传输平台的设计与实现

针对当前制造企业信息化建设存在的一些典型问题,分析了制造执行系统功能模型,提出了在制造执行系统中实现基于全球移动通讯系统(G lobal System forMob ile Commun ication,GSM)的信息传输方式。对所提出的信息传输平台进行了开发,该平台可成功地解决信息系统之间的沟通不畅问题,并能够对企业生产过程起到很好的监控作用,该系统成功地应用于某企业的模具制造执行系统中,提高了企业的生产效率和服务质量。

基于新闻事件驱动的机械制造技术课程思政探索

制造业在中国经济中扮演着重要的角色,机械制造技术与制造业息息相关。机械制造技术课程是机械专业及机械相关专业的主要技术基础课,专业广、学生多、课时长,主要内容包括机械制造的基本原理、理论和方法。在机械制造技术教学中,选择一些能引起学生共鸣的新闻作为材料,可以培养学生的机械工程科学素养,激发学生的爱国情感,使学生充分了解中国制造精神和伟大工匠精神的内涵和发展要求.

基于分形几何与接触力学理论的结合面法向接触刚度计算模型

基于分形几何理论和接触力学理论,用分形理论表征粗糙表面微凸体参数,考虑微凸体由弹性变形向弹塑性变形以至最终向完全塑性变形转化的过程,建立各变形阶段微凸体的接触刚度模型。在此基础上,提出机械结合面法向接触刚度计算模型,该模型揭示了在不同的塑性指数下,结合面法向接触载荷与法向接触刚度之间的关系。结果表明,在塑性指数较小时,微凸体的变形以弹性为主,法向接触载荷与接触刚度之间表现为近似线性关系;随着塑性指数的增加,微凸体变形主要以塑性为主,法向接触载荷与接触刚度之间表现为较强非线性关系。对已有的铣削加工和磨削加工情况下的结合面法向接触刚度试验结果,利用该模型进行数值计算、仿真和分析。结果表明:提出的模型更与试验曲线吻合。

考虑微凸体相互作用的机械结合面接触刚度模型

为准确预测两粗糙表面的接触刚度,围绕考虑微凸体间发生相互作用时的法向结合面接触问题展开研究。基于圣维南原理和勒夫方程,建立微凸体相互作用所引起的局部变形量与局部接触载荷、两表面间压强、材料属性参数之间的函数关系;将其代入KE弹塑性接触模型中,建立考虑微凸体相互作用的KE接触刚度模型,并提出数值迭代方法进行求解;之后,分析在不同塑性指数下微凸体相互作用对接触载荷、面积、刚度间关系产生的影响规律,并给出考虑微凸体相互作用的KE及ZMC模型接触刚度对比。研究表明:微凸体相互作用对于两表面间平均距离与接触载荷的关系有着明显的影响,这使得真实接触面积与接触刚度与原未考虑微凸体相互作用的KE模型有明显差异,且随着塑性指数的增大,差异随之变小。最后,通过试验对考虑与未考虑微凸体相互作用的KE及ZMC模型接触刚度计算结果进行验证,试验对比分析表明:建立的考虑微凸体相互作用的KE接触刚度模型更加贴近试验结果。

机械结合面法向动态接触刚度理论模型与试验研究

机械结合面经常可能在动态条件下工作,使得结合面的接触状态偏离静态工作状态,导致接触刚度发生改变。为了揭示动态接触刚度的变化规律,考虑两个粗糙结合表面上单个微凸体由弹性变形向弹塑性变形以至最终向完全塑性变形转化的接触过程,建立一个振动周期内各变形阶段微凸体的平均接触刚度模型;在此基础上,基于高斯分布假设,建立整个粗糙结合表面的动态接触刚度解析模型。该模型揭示了接触面压、振动频率和相对位移振幅对动态接触刚度的影响规律,并与试验结果和静态接触刚度计算结果进行了比较。研究表明:法向动态接触刚度和静态接触刚度与接触面压之间的关系基本一致,但有一定偏离。这种偏离程度随动态位移幅值和振动频率的增加而分别呈线性和非线性增大。

切削-挤压复合成形技术

提出了一种新的翅片管无屑切削挤压复合成形方法。对成形原理及切削、挤压翻转、弯曲成形3个阶段的特点进行了研究,建立了翅片几何尺寸的理论计算公式,分析了适合这种加工的刀具结构特点,给出了刀具的设计原则,通过实验获得了主偏角、切削深度、进给量等工艺参数对翅片几何尺寸的影响规律。理论和实验研究表明:在紫铜材料的成形中,切削深度小于2mm、进给量0.5～3mm、刀具主偏角20°～50°范围内,可以稳定地形成翅高1.5～3.0mm、翅厚0.3～1.8mm的翅片。因此,合理地选择刀具结构及切削用量参数是获得理想翅片形状和尺寸的关键因素。

接触角对风电轴承疲劳寿命的影响

风力发电机偏航轴承结构参数复杂,工作条件特殊,笔者通过仿真确定偏航轴承优化的结构参数,使此种轴承的疲劳寿命长,减少轴承在风场中的维修次数;采用有限元分析方法,建立了风电偏航轴承的三维有限元仿真模型,应用典型的联合载荷和边界条件,对各种不同接触角的轴承模型进行疲劳寿命分析,得出了轴承承载过程中的疲劳安全因子、疲劳寿命的相互关系。结果表明:接触角是35°时的轴承疲劳寿命强,疲劳寿命薄弱处的位置在轴承钢球与内圈的接触处,接触点与公称接触点不重合,而且载荷不同,接触点也不同。