基于改进MobileNetV2的铣削振动状态辨识

针对现有铣削振动状态辨识模型准确率不高,训练耗时较长的问题,提出基于改进MobileNetV2的铣削振动状态辨识方法。以MobileNetV2骨干结构为主干特征提取网络,联合多尺度注意力聚融层(MAFL)与层递式分类器(LC)对MobileNetV2顶层结构进行重建,从而达到模型改进目的;其次,以变分模态分解与希尔伯特变换为基础开展铣削振动状态数据预处理,并以迁移学习(TL)与Fine-tune相结合对改进模型进行训练;进而,以不同转速下变切深侧铣工艺为对象,利用改进MobileNetV2模型及多种经典分类模型对铣削振动状态进行辨识与对比分析。结果表明,改进MobileNetV2在准确率和耗时方面均具有优势,所提辨识方法更适应制造工程领域对切削状态实时认知与颤振预警的应用需求,具有较广阔的工程应用前景。

基于多项式混沌的机床几何误差灵敏度分析

为解决目前灵敏度分析方法普遍存在的样本需求量大且计算效率不高的问题,提出了一种基于多项式混沌展开的全局灵敏度分析方法。首先,以AC型双转台五轴数控机床为研究对象,根据旋量理论建立了完备的空间误差模型。其次,构建了机床几何误差的多项式混沌展开模型,采用正交匹配追踪实现模型的稀疏化,并给出了基于该方法的Sobol灵敏度指数。进而,对五轴数控机床几何误差进行了实例分析,测量并统计出41项误差的近似概率分布,分析了影响各方向位姿误差分量的关键几何误差。通过与蒙特卡洛法和拉丁超立方法进行对比,多项式混沌展开方法的正确性得到验证,且在不降低计算精度的前提下,样本量从1×10^(5)降低到1×10^(3),计算时间分别减少96.8%和98.1%,计算效率显著提高。

热处理对2205双相不锈钢显微组织及性能的影响

采用光学显微镜、显微硬度计和电化学工作站等研究了2205双相不锈钢经不同温度保温不同时间后的显微组织及性能,并分析了其经不同工艺热处理后的γ和α两相比例和析出相的变化。结果表明:2205双相不锈钢初始状态下α和γ相含量分别为41.2%和58.8%。保温时间相同时,随着热处理温度的升高,γ相含量减少,σ相含量先增加后减少,硬度增加,腐蚀电位先降低后增加。保温温度相同时,随着保温时间的延长(0.5~2 h),γ相和σ相含量增加,γ相含量增幅为2.43%~3.87%,σ相含量增幅为0.05%~0.08%,晶粒有长大趋势,硬度逐渐降低,腐蚀电位总体呈降低趋势。当加热温度为950和1000℃时,硬度随保温时间增加而降低的幅度较明显。σ相含量及α/γ比例增加是造成2205双相不锈钢耐腐蚀性能下降的主要原因。

σ相对S32205双相不锈钢力学性能和耐蚀性的影响

通过JMatPro软件模拟计算和试验结合的方式研究了S32205双相不锈钢中σ相的析出行为及对其力学性能和耐蚀性的影响。结果表明:通过JMatPro软件模拟计算得到的S32205双相不锈钢σ相析出鼻尖温度为875℃。当S32205双相不锈钢在875℃保温0~90 min,σ相含量快速增加,当保温时间增加至90~120 min时,σ相含量缓慢上升,而当保温时间为120~240 min时σ相含量达到饱和,最大为6.1%,与模拟计算结果基本符合。随着保温时间逐渐增加,S32205双相不锈钢的屈服强度、抗拉强度及显微硬度先快速增加后逐渐保持稳定,而伸长率呈下降趋势,强度和硬度与σ相体积含量成正比关系,σ相强化机理由Orowan强化机制转变为σ相的高弹性应变能强化机制。不同σ含量的S32205双相不锈钢的电化学试验结果表明随着σ相的含量逐渐增多,基体越容易贫Cr, S32205双相不锈钢越容易产生腐蚀,耐蚀性逐渐降低。

“双碳”目标背景下“机械制造基础”课程教学改革

国家碳达峰碳中和(以下简称“双碳”)目标对新时代人才培养提出了新要求,加强绿色低碳教育、优化课程体系和教学内容是贯彻落实“双碳”目标背景下高等教育人才培养工作的重点任务。针对“机械制造基础”课程建设中由于绿色低碳理念渗透不足、绿色属性体现不够、绿色考核机制缺乏导致的学生绿色低碳意识薄弱、绿色低碳技能匮乏等问题,文章围绕课程体系完善、课程思政元素挖掘、课程教学模式改革及考核评价方法优化等内容,探索“双碳”目标背景下绿色理念融入“机械制造基础”课程的途径,以及课程教学改革的思路,有助于促进“机械制造基础”课程内涵式发展。

面向大规模定制的产品需求建模方法研究

产品需求建模是面向大规模定制设计的关键和基础。提出了一种面向大规模定制的产品需求建模方法 ,论述了基于现有产品进化的产品需求建模方法和步骤。通过映射现有产品的历史数据 ,利用领域专家的知识建立产品需求模板 ,通过对以往产品设计的变异来实现产品需求分析。指出了利用质量功能配置方法转化产品需求进行产品族定义的方法。

一种新型的单件小批量生产车间调度方法

提出了解决具有开完工限制的约束Job -shop生产调度问题的一种新方法 ,该方法将粗细排算法有机结合起来 ,在粗排算法中 ,系统优先安排机床虚拟工序队列集合中剩余加工时间最大的工序 ,得到一个初始可行方案 ,该方案使工件在系统中的流通时间最短。细排算法以粗排算法所得方案为基础 ,以工件的提前 /拖期时间最大的工艺块为调整目标 ,通过交换工艺块中相邻工序位置的调整策略 ,得到一个优化的生产作业计划。经分析实例验证 ,该算法易于实现 ,具有一定的优度 ,并且在工程中是可行的。

水力压裂冲蚀磨损对连续管剩余寿命影响研究

针对水力压裂中连续管内壁冲蚀磨损严重和连续管易失效的问题,基于液-固两相流和冲蚀理论,建立了连续管内部砂砾冲蚀模型。采用Grant和Tabakoff模型求解砂砾冲蚀速率,借助实验数据验证了CFD数值模型。利用该模型研究了连续管在不同弯曲度、砂砾粒度、压裂液注入量、质量流量、压裂液粘度对连续管内壁的冲蚀特性。研究表明:弯曲连续管比直连续管冲蚀磨损严重,且弯曲度对连续管内壁的冲蚀磨损影响较大。随着注入量的增加,壁厚平均损失值和壁厚损失峰值呈现快速递增趋势。支撑剂固体颗粒的粒度对连续管内壁的冲蚀磨损影响较大,粒度为40目时连续管冲蚀速率最大。随质量流量的增加,连续管剩余寿命呈线性下降。随压裂液粘度的增加,连续管内壁冲蚀速率总体呈现下降趋势。

面向CAPP/PPC集成控制的工艺优化模型研究

为了提高工艺规划在实际生产中的执行性,得到优化的制造资源配置,提出了一种基于动态工艺、以制造资源为核心的计算机辅助工艺设计/生产计划控制并行集成模式,研究了计算机辅助工艺设计/生产计划控制集成过程中的动态工艺优化和制造资源优化配置问题。在讨论动态工艺描述方式的基础上,提出了动态工艺优化分级求解策略。在求解过程中,首先将动态工艺进行分解;然后以成本和交货期为优化目标对分解的工艺进行资源优化配置,从而实现全局的工艺优化和制造资源优化配置;最后,以齿轮轴为例说明了工艺优化模型的正确性和可行性。

基于EEMD和分层阈值的磁记忆信号降噪方法研究

针对现有缺陷管道的磁记忆信号降噪效果不佳及信号完整性鲜有考虑等问题,提出了基于总体平均经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)和分层阈值的磁记忆信号降噪方法。首先,设计了以STM32F407为控制核心的金属磁记忆检测系统,用于采集缺陷管道的磁信号;然后,对磁信号进行EEMD预处理,得到其本征模函数(intrinsic mode function,IMF)分量,并根据频谱分析和相似度计算选择最佳分解层数;最后,利用分层阈值降噪算法重构在最佳分解层数下的IMF分量,得到降噪后的信号。通过仿真分析和实验测试,对EEMD分层阈值降噪方法进行定量评价。结果表明:该方法适用于信噪比较小的含噪信号;与小波阈值降噪方法相比,其降噪后信号的信噪比和平滑度较高,均方根误差较小,缺陷特征信号完整,可更直观地显示缺陷位置。研究结果为金属管道磁信号降噪提供了一种切实可行的方法,为管道缺陷的在线检测奠定了基础。

面向工艺规划的零件分类和识别方法研究

基于成组技术,提出了一种面向工艺规划的零件分类与识别方法,首先,基于现有零件的工艺信息,在对传统生产流程分析法零件相似系数进行改进的基础上,利用聚类分析方法进行零件族构造;然后,采用零件族累加矩阵来构建零件族的相似性标准,并建立了基于零件族累加矩阵的零件模式识别方法,该方法把编码分类法与零件-零件族的相似系数有机结合起来,确保新零件准确、自动地归属于相应的零件族。

采用ANSYS Workbench的超声振动铣刀模态分析

超声振动铣削是集超声加工与铣削加工为一体的复合加工方式,是硬脆性材料加工的一种有效方法,其关键在于铣刀在超声频率范围内获得稳定的振动状态以及达到一定的振幅,从而使超声振动加载之后实现能量利用的最大化。采用ANSYS Workbench软件对超声振动铣刀进行了模态分析,得出它的固有频率和振型图,通过对比找出其理想振型下的自振频率,并改变了铣刀的尺寸,使其固有频率符合设计要求。

制造业可持续发展的绿色制造技术及其实施对策

探讨绿色制造的内涵,将绿色制造模式和其它先进制造模式进行比较,指出绿色制造是制造业可持续发展的必由之路。对绿色制造中绿色设计、绿色工艺、绿色制造运作及绿色数据库等关键技术进行研究,提出实施绿色制造之对策。

超声振动珩磨表面残余应力数值模拟研究

目的磨削产生的残余应力对工件表面特性有重要影响,超声振动珩磨使磨粒具有极大的加速度而改变了材料去除机理,研究超声振动对工件表面残余应力的影响及产生机理。方法分析残余应力形成有限元理论,建立基于热弹塑性有限元法的超声振动单颗CBN磨粒切削40Cr Ni Mo A热力耦合有限元模型,并设置两次切削、卸载、约束转换及冷却等分析步。通过数值模拟得到不同振动参数下表面残余应力的分布情况,并对模拟结果进行分析。结果有限元计算得到的各分析阶段应力分布存在差别,超声振动参数设置达到仿真要求;对磨粒施加超声振动后珩磨力下降约26%,珩磨热降低约17%,切向残余压应力有所减小,垂直珩磨速度方向拉应力减小并向压应力转变。结论超声振动使珩磨力和珩磨热有一定程度降低从而改变了残余应力的分布及数值;振动频率在20 k Hz波动时对残余应力的影响不大;磨削速度减小,切向残余压应力增大,垂直磨削方向残余拉应力减小;振幅增大时,切向残余压应力减小,垂直方向残余应力增大。

快速成型中有效保留模型特征的自适应分层方法

目前,虽然各种自适应分层方法层出不穷,但针对模型特征偏移和丢失的自适应分层方法还相对较少。针对此点,提出一种以体积误差为基础的自适应分层方法。首先,在成型方向上将单个切片层对三角面片的切割分为未跨越、跨越到相邻、跨越到不相邻三角面片3种情况,并建立了数学模型。分析了模型特征的保留特性,并结合3种情况依照体积误差公式给出了具体的算法流程。最后,为验证方法的有效性,对一零件应用3种不同方法进行分层,得到相应的模拟成型件,并与CAD原件进行对比。结果表明,体积自适应算法较其余2种方法与CAD模型轮廓最为接近,在采样点处的偏离距离分别为0.09mm和0.10mm,形状精度最高。

双碳背景下“油气装备绿色再制造技术”课程建设探索

绿色低碳制造是“中国制造2025”及“十四五”规划纲要中实现制造强国战略的重要支撑,是我国实现2030年“碳达峰”和2060年“碳中和”目标的重要途径。立足油气装备行业,着眼“双碳”目标背景下高等教育的新要求和新目标,从绿色低碳制造对工程技术人才培养的能力要求出发,探索“油气装备绿色再制造技术”课程的教学内容、教学模式、考核评价方式等,有利于增强学生绿色低碳意识,培养助力油气行业可持续发展的高素质工程专业技术人才。

基于模块化和企业特征的“生产实习”课程思政探索——以机械类专业为例

“生产实习”是机械类专业一门重要的实践类课程,课程的开展涉及学校、教师、学生和企业多方,因而,课程思政在组织和实施形式上具有较大困难。针对高校机械类专业“生产实习”课程,文章提出了一种基于模块化和企业特征的课程思政方式,将模块化思想引入生产实习的同时作用于课程内容和思政内容,通过模块化思政内容和基于实习企业的特征提取出实习包,并在思政模块和实习包之间实现映射,以实现课程内容和思想政治教育的有机结合。

基于客户协同的定制产品开发模式研究

在大规模定制环境下,企业很难准确地把握客户的个性化需求,从而使企业的制造属性难以实现优化,在定制产品开发过程中引入客户协同机制是解决该问题的一条有效途径。文章在分析客户协同内涵的基础上,提出了基于客户协同的定制产品开发模式,论述了该模式实现客户协同的过程,给出了客户协同环境的实现方法。开发了一个支持该模型的系统原型,并成功应用于电子产品的定制设计。

基于模糊PD控制理论的电解加工机床控制系统研究

介绍了一种用于等壁厚螺杆钻具定子内侧螺旋曲面加工的电解加工专用机床,并详细阐述了该机床的控制要求,对机床的控制系统进行了初步设计;然后结合模糊PD控制理论,针对电解加工这一复杂的多输入非线性时变系统,设计了基于模糊PD控制器的电解加工间隙控制系统,使其能够对螺杆钻具定子这类细长零件内侧螺旋曲面的电解加工过程进行同步控制,以保证电解加工的速度和成形精度。

基于STM32的金属管道弱磁信号采集系统设计

针对现有金属管道弱磁信号采集方法的数据处理烦琐问题,基于弱磁信号检测技术,利用HMC1001、HMC1002磁阻传感器和STM32F407芯片,搭建了一套集数据采集、数据处理和数据分析于一体的弱磁信号采集系统。首先,介绍了弱磁信号的采集和传输过程;然后,对弱磁信号采集系统的硬件进行了设计,并引入滤波算法和压缩算法,编写了相应的数据处理与分析程序。通过设计的硬件电路和数据处理与分析程序,实现了金属管道弱磁信号的采集、传输、滤波、压缩、存储和实时显示等功能。现场验证结果符合所设计的弱磁信号采集系统的预期,表明该系统具有实用价值。