面向笔筒自动化生产的智能制造实验教学平台建设

针对智能制造工程专业的实验教学需求,面向笔筒自动化生产开发了智能制造实验教学平台。将数控机床、机器人、智能检测等技术应用到笔筒加工、装配和检测中,融合了加工制造、机构设计、机器人、智能检测、数据通信、软件编程等方面的实验教学内容,构建了多学科交叉的智能制造实验教学平台,为新工科背景下智能制造的多层次、多交叉实验教学奠定了基础。

基于设计特征的机械产品制造能耗关联建模

为有助于在早期设计阶段评估产品制造过程能耗、改进产品设计方案、促进制造节能,提出一种基于设计特征的机械产品制造过程能耗关联建模方法。提出产品宏结构特征(空间位置关系与连接关系)与微结构特征(材料特征、形状特征、尺寸特征、技术特征)的概念,来表征产品零部件间层层约束关系;建立基于设计特征的产品设计方案表达模型。对制造过程直接能耗和间接能耗与产品设计特征进行关联性分析,提出基于设计特征的制造能耗量化方法,建立了产品制造过程能耗关联模型。以计算和分析某变速箱行星架制造能耗为例,验证了所提方法的可行性。

表面磨粒群螺旋排布电镀锯丝制造的实验研究

为了获得高性能的电镀金刚石锯丝,实验研究了悬砂法制备表面磨粒群螺旋排布锯丝的电镀工艺,分析了预镀阴极电流、上砂阴极电流密度与上砂时间对锯丝复合镀层外观质量与锯丝表面磨粒分布情况的影响规律,并采用试制锯丝进行了锯切实验。研究结果表明,镀底层的阴极电流密度为5.0A/dm2时,镀层与钢丝基体表面有着良好的结合强度;上砂阶段采用阴极电流密度为5.0A/dm2,其电镀时间为7-8min,可得到良好的镀层和磨粒分布效果。钢丝基体预镀前在表面绕绝缘线,合理地选择工艺参数可以获得磨粒群在钢丝基体表面螺旋排布的基本结构,试制的新型锯丝在锯切中具有良好的容屑与排屑效果。

以齿轮传动为例浅谈《机械设计》教学中的创新教育

本文强调了创新培养应贯穿高等教育全过程,剖析了传统教学体系某些环节容易形成定势思维的弊病,并以齿轮传动为例说明在机械设计中引入辅助设计的必要和如何操作,以期对工科传统教学体系改革有所启示。

齿轮轴的设计制造与检测综合实验模块化教学研究

现代机械工程具有复杂性的问题特征,良好的工程教育不仅需要学生扎实地掌握各环节独立的专业技能,而且必须建立起各环节专业知识的内在联系,只有这样才能培养出高素质的机械工程人才。本文围绕机械加工中典型的零部件齿轮轴,提出了从设计、制造到检测的全过程成果导向式模块化实验教学,将机械专业知识融会贯通,并使其原本的知识内部结构关系得以体现。采用开放式实验教学模式,有利于培养“过程+结果”新工科应用型技术人才。

旋转机械运行大数据综合实验云平台的研制

旋转机械被广泛地应用于各种类型的工业设备中,然而由于工况复杂,极易导致各种故障。该文针对旋转机械运行状态和故障的实验教学,研制了一种实验云平台。该平台能够完成旋转机械不同运行状态、典型故障的模拟,并且借助“云”架构可以实现远程调控、实时监测、数据存储、“云”开发扩展等功能,为旋转机械的故障检测、故障诊断提供了数据支撑,也为本科、研究生的教学和科研工作提供了支撑。

基于“BOPPPS+PBL”融合的汽车实验学课程教学改革探索

为突破传统课堂填鸭式教学存在的问题,体现以学生为中心的教学理念,文章探索采用“BOPPPS+PBL”的教学模式,对汽车实验学课程从教学方案、课堂体系及教学评价3方面进行研究,建立课前课中课后立体化教学方案、基于“BOPPPS+PBL”的课堂教学体系及基于“线上+线下”全过程多元考核评价体系的闭环教学系统,以调动学生的学习积极性、培养学生的独立思考能力及对知识的综合运用能力。

旋转机械运行大数据综合实验云平台的设计及教学实践

随着网络技术的发展和5G通信技术的应用,提高实验室和设备资源的利用率,从而提升学生的实验能力和专业素养,是高校实验室发展建设的重点任务。以典型旋转机械实验台为机械本体,提出了一种旋转机械运行大数据综合实验云平台,介绍了综合实验云平台系统的基本架构和功能模块,并给出了具体的教学应用场景。该综合实验云平台能够为学生提供丰富的教学资源,激发学生的学习兴趣,培养学生的动手能力和创新意识,并为远程实验教学提供了崭新的平台。

光伏单晶硅切割片断裂强度的仿真分析与实验研究

单晶硅被广泛应用于光伏行业,随着切片加工厚度的逐步减小和锯丝的细径化,切片过程中存在的黏附等现象导致单晶硅切割片发生弯曲甚至断裂,进而引起破片率的提高,对光伏太阳能电池的成本造成较大影响。本工作针对光伏单晶硅片切割加工过程,采用三轴弯曲实验,测量并分析硅片的断裂强度及相应的破片率,利用有限元方法建立硅切割片断裂强度的三维仿真分析模型。研究结果表明:硅切割片断裂强度分散性大,平均断裂强度为97.7 MPa;硅切割片的弯曲刚度随着厚度减小而降低,平均弯曲刚度为441.2 N/m,当厚度规格为60μm时,弯曲刚度最低,达103.5 N/m;硅切割片的破片率范围随着厚度的减小而增大,60μm厚度的切割片破片率范围最大,为0.6%~99.9%。仿真与实验结果基本一致,表明仿真模型及方法适用于光伏单晶硅切割片的断裂强度和破片率的模拟分析。

先进复合材料制造过程仿真技术研究现状

复合材料的广泛应用是航空航天领域的重要趋势,优异的材料特性使其需求日益增长。然而,随着新材料的不断涌现及构件结构形式复杂化,带来制造成本不断提升,阻碍了复合材料的应用发展进程。目前,利用制造过程仿真技术提升复合材料制造水平并降低制造成本是行之有效的重要途径。梳理了复合材料结构功能设计仿真技术,从力学性能、几何结构、特殊功能3个方面分析了仿真设计技术的发展动态;总结了材料成型过程中的力热特性及成型变形预测控制仿真方法;分析了材料去除过程中的切削界面力热状态、材料损伤过程及不同加工工艺带来的损伤差异。最后,从复合材料本构模型及损伤理论、复合材料成型过程影响因素、性能参数数据库、陶瓷基复合材料成型仿真、复合材料表面质量评价标准、制造过程仿真计算效率等方面给出了建议。

内燃机增材再制造修复技术综述

阐述了激光熔覆、冷焊、热喷涂与电刷镀等增材修复技术的原理,重点介绍了增材修复技术在内燃机关键零部件再制造修复方面的研究应用进展,总结了曲轴、连杆、缸体等关键零部件的再制造修复方法,指出了激光熔覆、冷焊、热喷涂及电刷镀技术未来研究的重点,展望了内燃机增材再制造修复技术未来的发展趋势。

再制造发动机积碳形成机理研究

针对汽车发动机再制造过程中积碳清洗方法效率低,质量差的问题,从微观角度对积碳形成过程进行分析,从而针对其特点探究合适的清洗方法。通过扫描电镜对积碳的表面和剖面形貌进行观察,分析积碳的分层结构特点和积碳粒子结合的结构特点;利用红外光谱和拉曼光谱对积碳中粒子结合键能进行分析;同时结合能谱分析积碳的组成成分。并且对积碳形成过程中的化学反应和粘附过程进行分析,进而通过熔盐清洗积碳的试验过程,进一步对积碳的形成过程进行验证说明。从微观角度分析了积碳形成的主要过程,得出了积碳形成过程中积碳颗粒的形成原因以及积碳颗粒在高温高压下的成长过程,进而阐述了胶质层和沥青质层的形成过程,并对积碳较难清洗的原因进行了分析,对于合适清洗方法的选择提供了依据。

感冒清热颗粒中药渣中试规模循环流化床气化实验

以感冒清热颗粒中药渣为原料,在双回路循环流化床中试设备中进行热解气化实验,研究原料含水率、原料粒径以及空气当量比ER对其气化特性的影响。结果表明:①随着原料含水率的提高,炉内平均温度降低,产生的燃气中焦油含量、CO2含量明显提高;CO含量、气体产率、碳转化率显著降低;H2含量、燃气热值以及气化效率均呈现先增大后减小的趋势。②原料粒径越小,反应炉内平均温度越高,燃气中焦油含量越低,燃气热值和气体产率越高,气化效率以及碳转化率越高;H2、CH4、CO、CnHm含量增加,CO2含量减少。③随着ER的增大,可燃气体尤其是CO的浓度不断降低,CO2含量不断增加;炉内平均温度、气体产率以及碳转化率均逐渐增大;燃气热值和燃气中焦油质量浓度逐渐减小;气化效率则呈现先增大后减小的变化趋势。④当原料含水量【9%、原料粒径【4mm以及ER在0.25~0.27时,气化效率较高,具有较好气化特性。

机械加工强化机理与工艺技术研究进展

综述了两种机械加工强化机理:组织强化和应力强化。根据晶体位错理论分析,组织强化通过改变金属材料微观组织,提高位错密度,使材料流变应力增加,强度提高。介绍了用于解释机械加工位错强化、晶界强化、应变强化、择优取向强化的理论模型及各强化机理在机械加工强化中的作用,分析了应力强化中残余应力的产生原因。以文献研究为基础,总结了机械加工工艺强化原理和工艺设备的发展现状,讨论了机械加工强化机理和强化工艺的对应关系,指出了机械加工强化工艺的发展方向。

生物质缓冲包装材料制备及性能实验研究

为解决不可降解的废弃塑料类包装材料对环境造成的污染,以稻草纤维、淀粉为主要原料制备了生物质缓冲包装材料,采用正交实验方法研究了生物质缓冲包装材料纤维与淀粉质量比、塑化剂、活性剂和发泡剂含量等对材料抗压强度的影响,结果表明,各因素对材料抗压强度影响的主次顺序为塑化剂>纤维与淀粉质量比>发泡剂>活性剂。塑化剂含量为12%、纤维与淀粉质量比为2∶5、发泡剂含量为0.1%、活性剂含量为0.3%时其抗压强度可达0.94MPa。研究了塑化剂含量、纤维与淀粉质量比对材料缓冲性能的影响,随着塑化剂含量和纤维与淀粉质量比增大,材料缓冲系数呈现先降低后升高的趋势,在纤维与淀粉质量比为2∶5、塑化剂含量为12%时,材料的缓冲系数最小,缓冲性能最好。与EPS(发泡聚苯乙烯)和EPE(发泡聚乙烯)等包装材料缓冲性能和回弹性能的比较表明生物质缓冲包装材料完全可以替代EPS和EPE等缓冲包装材料。

面向再制造的HT250毛坯除漆技术及工艺优化

利用高压水射流对HT250表面涂层进行清洗,采用Matlab软件统计图像像素的手段,研究不同移动速度、清洗压力及靶距条件下对涂层去除率的影响。通过Design Expert软件进行方案设计,拟合试验数据进行回归方程及建立响应面模型。研究结果表明:当移动速度为1 mm/s、清洗压力为15 MPa、靶距为208 mm时涂层清洗效果最优,在80 mm清洗轨迹上的清洗面积可达15.78 cm^2。

微流控技术在机械工程-生命科学交叉领域的应用

以微流控技术为研究对象,介绍了微流控芯片的制备材料及工艺,阐述了微流控技术在生命科学交叉领域的应用,主要从生物检测、体外结构仿生制造及可控释放的药物载体制备三方面展开介绍;从芯片结构设计及制备、功能模块集成、过程调控等方面入手,探讨了所涉及的关键技术;展望了微流控技术在机械工程-生命科学交叉领域的应用前景。

基于虚拟仿真技术与实际操作相结合的数控加工实验教学设计

基于多层次项目驱动、自动编程以及拟真机仿真加工与实际操作相结合,提出了开放式数控加工实验教学模式,可在有限空间开展多数控工种的实践教学,全面提升学生的数控加工实践能力和专业素养。并以离合器加工实验项目为例,对实验项目的工艺分析、自动编程、拟真机仿真分析和实际操作等过程进行了介绍。

高效切削铁基高温合金刀具磨损特性研究

传统刀具磨损评估标准并以其确定的刀具寿命有一定的局限性,不适用于不同几何角度和不同切削参数下刀具耐磨损性能的比较。本文以刀具磨损新特性—表面磨损率理论为基础,研究了车削铁基高温合金GH2132的刀具磨损特性,得出了最小表面磨损率和所对应的最佳切削速度及温度,为进一步研究加工该高温合金材料在优选刀具和切削参数,提高刀具寿命以及生产效率等方面提供了理论基础。

生产型虚拟制造系统过程模型的Z规范技术

为解决虚拟制造系统间过程信息的集成与共享,提出了一种基于虚拟制造过程元模型和形式化Z语言工具的过程模型规范研究方法。元模型以活动和连接弧为核心,关联制造过程中的产品、资源、转移条件和相关数据,并根据制造过程特点设计了三种标志节点、七种任务节点和两类连接弧。过程要素的Z规范描述保证了数据语义的准确性和无二义性。通过对典型的车间生产和装配过程进行建模,验证了元模型的有效性。