多轴联动线性插补及其“S加减速”规划算法

文章将速度的S曲线加减速规划算法用于多轴联动线性插补的前加减速处理 ,推导了插补迭代公式 ,并给出了实现算法。将该规划算法用于多坐标联动纤维缠绕机的数控系统中 ,效果很好。

基于非测地线理论的六坐标纤维缠绕机运动方程

简述了纤维铺设原理和六坐标缠绕对于提高缠绕构件质量、实现异型构件缠绕的意义 ,并以回转体为典型构件 ,基于非测地线缠绕理论 ,根据纤维缠绕中丝嘴的运动规律 ,推导出六坐标缠绕机的各坐标运动方程 。

采用西门子802S系统改造凸轮轴磨床

采用西门子SINUMERIK 80 2S数控系统对凸轮轴磨床进行改造 ,介绍了改造方案和设计内容。

多轴联动线性插补及其速度的理解

对多轴联动线性插补及其速度的含义作了深入的讨论 ,给出了线性插补及其速度广义上的理解结论。

纤维缠绕过程中的张力分析

在纤维、造纸、塑料及金属镀膜工业中 ,对线状、带状及面状弹性材料卷取张力的控制是关系到产品质量的关键技术。以开卷辊为研究对象 ,分析了纤维缠绕过程中张力变化规律及影响因素 ,并给出了计算张力控制力矩的程序框图。经过实际缠绕证明 ,所推导的公式是正确合理的 ,保证了纱线张力的波动率小于 5 %。

基于自动铺放技术的热塑性复合材料原位固化成型研究进展：热传导行为及层间性能

纤维增强复合材料具有轻质、高强、性能可设计等特性,在减重、抗疲劳、耐腐蚀、维修性等方面明显优于传统金属材料,在航空航天、交通运输、国防等领域的应用越来越广泛,其中热塑性复合材料具有高韧性、高冲击性、无限储存周期、可回收利用等众多优点。复合材料自动铺放技术成型效率高、自动化程度高,特别适用于大尺寸和复杂构件的制造。同时,热塑性复合材料原位固化技术不断发展和进步,生产效率显著提高,生产成本降低,构件质量得以提升。因此,基于自动铺放技术的热塑性复合材料原位固化成型将会是未来大飞机主承力部件的重要成型方法。然而,热塑性复合材料铺放成型过程经历高温制造,伴随着热力学耦合等相关问题。对于原位固化方法,热源的选择颇为关键,将直接影响铺放成型的效果和效率。在铺放成型过程中,热塑性聚合物分子链受热发生流动,宏观上则是热塑性树脂发生从固态到熔融态再到固态的物理变化。整个成型过程持续时间较短,但又涉及一系列的物理变化,是一个非常复杂的过程,目前已成为国际上高性能热塑性复合材料的研究热点之一。热塑性复合材料纤维铺放成型常用的热源主要包括热空气、激光、超声波、电子束等。其中针对热空气的研究较早,建立了铺层内的热传导理论模型,就铺层基层中温度场展开了许多工作并取得了相应的成果。对激光加热成型获得的铺放构件的诸多研究表明,激光作为热源相比于热空气可以大幅提升层间性能。此外,学者们还提出了不同的理论模型来预测最终的熔合强度,但测试结果显示铺放构件的力学性能不及热压罐固化的构件,进一步的理论和实践探索仍然很有必要。本文主要聚焦基于预浸料自动铺放技术的热塑性复合材料原位固化成型工艺,从工艺过程中的热传导行为、铺层的性能指标两方面介绍或探讨了铺放工艺过程、热传递模型、原位固化热源、铺层间紧密接触度、熔合度及熔合强度等的研究现状。

精密张力控制系统及其控制精度的研究

文中通过对数控纤维缠绕机精密张力控制系统的工作原理及影响其控制精度因素的分析与研究 ,建立了系统的数学模型 ,并采取了张力补偿技术。经运行证明 ,该系统技术先进、合理 ,提高了纤维缠绕中张力的控制精度。

三维编织预成型体的织造及三维编织复合材料细观结构研究进展

三维编织复合材料由于具有优异的力学性能而得到了广泛关注,这些性能的获得离不开其具有的特殊结构,本文从预成型体织造及复合材料细观结构两个方面进行综述。在织造技术方面,对当前编织方法及设备进行了介绍,并评述了近年来对编织新方法的探索以及对编织过程的研究。在细观结构方面,详述了细观结构研究由抽象到具体的发展历程,指出当前模型对于纤维束变形的表征的不足之处,并对两种先进的建模方法进行了介绍。最后指出今后的研究中可进一步建立三维编织结构的表征方法以探索新型编织结构,研究纤维束变形机理以获得更为真实的细观结构模型。

90°弯管的纤维缠绕线型设计

针对 90°弯管的纤维缠绕问题 ,应用微分几何曲面理论分别得到了圆环面的测地线和圆柱面的非测地线表达式 ,生成了纤维路径 ,并且通过在圆柱段端头加入停留 ,解决了弯管缠绕时的布满问题 ,为 90°弯管的纤维缠绕奠定了理论基础。

基于有限元数值模型和进给速度优化的薄壁件侧铣变形在线控制

为实现在加工过程中对薄壁件侧铣产生的较大切削变形进行在线控制,提出基于有限元数值模型和进给速度优化的在线控制策略。根据薄壁件切削过程的有限元仿真结果,建立数控机床进给速度、切削力、工件切削变形间的数值模型,进而确定用于控制变形的最优目标切削力。在具有开放式模块化的数控系统平台上开发了切削力信号实时采集、滤波功能和基于Brent-Dekker算法的进给速度在线优化策略,并根据滤波后的切削力及相应算法在加工过程中实时调整机床进给速度,保证切削力逐渐接近最优控制目标而实现切削变形的在线控制。试验结果表明,经过进给速度在线优化后的切削过程可将薄壁件侧铣变形控制在规定范围内,同时提高了切削效率。

“数控技术”课程教学改革的探讨与实践

在本科"数控技术"的教学过程中,应用启发式教学法,融合科研成果,培养了学生自主学习能力;应用多媒体与网络技术等教学手段,构建了新型交互式教学模式;综合应用软件、半实物仿真与实际操作,建立了完善的实验教学环节。实践表明,教学改革取得了良好的效果,提高了教学水平和教学质量。

基于PMAC的数控系统控制性能的研究

研究了基于PMAC多轴数控系统的极限特性和动态特性及PID参数调节 。

凹回转曲面纤维缠绕架空分析及应用

针对诸如带喷管固体火箭发动机的凹曲面过渡段等负高斯曲率面的缠绕,应用微分几何曲面理论推导出了凹回转曲面的纤维缠绕架空条件及判据,并对不同的过渡段曲线进行了分析,分别给出了判别公式。通过缠绕实验验证了架空判据的正确性和实用性,表明采用单叶双曲面比采用凹圆曲线回转曲面具有更好的缠绕工艺性,且其直纹线的缠绕角恰好为不架空的临界缠绕角;缠绕时,为了保证运动的平稳性,需要剔除奇异点,进行平滑处理。

基于回转体构件的六坐标纤维缠绕轨迹规划

多坐标纤维缠绕轨迹规划是成型复杂几何形状制品的关键技术之一。以典型回转体构件为参考模型,给出了基于非测地线回转曲面上纤维路径设计的完整算法;通过对芯模和丝嘴相对运动关系的分析,建立了基于回转体的纤维缠绕机6坐标运动方程,并给出了详细推导步骤。最后,通过典型回转体构件的一个完整标准线的实际缠绕实验,验证所建立的回转曲面非测地线缠绕的机器路径和算法是完全正确的。

热塑性FRP自动铺放成型缺陷的多尺度研究进展

纤维增强型复合材料(FRP)自动铺放成型缺陷形成过程涉及多个时空尺度,仅依靠宏观失效理论及实验分析等方法无法实现对FRP铺放成型缺陷机理的研究。为了解决以上问题,本文针对热塑性FRP,分析了其铺放制造过程中常见的缺陷类型及其形成的基本原因,并结合气泡成核、热力耦合、界面增强理论及原位固结技术的国内外研究成果,指出现阶段FRP铺放缺陷机理研究方法的不足,根据现有的多尺度分析法及材料设计的嵌套式关系,提出反串行嵌套式多尺度分析方法,并讨论了基体的流动性、结晶度、黏弹性及吸湿性等微观力学参数的分析和计算方法。最后,采用灰色关联及多目标优化法,提出FRP铺放成型工艺的多尺度协同设计方法。未来研究重点是在铺放样机应用化的基础上,分析工艺参数、成型缺陷与力学性能的关联特性,揭示缺陷形成机理并优化工艺参数。

复合材料三通管的纤维缠绕设计

针对两圆柱直接相贯的三通管,利用圆柱面上的测地线和非测地线实现了圆柱部分的纤维缠绕路径设计,并给出了纤维从主管顺利过渡到支管的条件.针对通用的卧式多坐标纤维缠绕机,分别设计了三通管主管和支管的机器路径.在缠绕主管时,芯模转动,出纱嘴在水平面内运动;在缠绕支管时芯模不动,准停在固定位置,出纱嘴回转,引入了垂直坐标.最后,通过仿真和实际缠绕实验验证了理论的正确性.

数控缠绕机精密张力控制系统

介绍一种以工控机为核心、磁粉离合器为执行元件、采用半径跟随臂实时反馈纱团半径值的张力控制系统。具体介绍张力控制系统的硬件、软件设计，数学模型的建立与补偿等。

开放式软CNC发展趋势及其体系结构的研究

本文在对开放式数控系统现状的深入分析的基础上 ,根据当前制造业发展的特点 ,提出未来开放式数控系统应该以实现面向最终用户的功能可扩展为发展目标 。

终端光学组件及反射镜架控制系统的开发

终端光学组件及反射镜架是激光约束核聚变装置中的重要组成部分,具有运动轴数量多且分散的特点,为实现该设备的运动控制,采用分布式控制的思想,建立了以倍福嵌入式PC和总线端子为底层控制器,以EtherCAT网络为通讯的控制系统结构.控制软件在VC++和TwinCAT的环境中开发,对于机械系统要求的特殊功能均编制成PLC功能模块,并在下位机中运行,包括电机上下电锁紧功能、自动上下电功能、某个运动轴的手动跟随功能、单向定位功能.其中单向定位控制功能的应用将重复定位精度控制在3μrad以内.这种分布式控制系统具有结构简单、成本低廉、通讯速度快等特点,在实际工程应用中稳定、可靠.

可编程控制器在非标数控机床开发中的应用

通过采用多轴运动控制器和可编程控制器作为核心控制器件,构成非标数控系统,它应用于数控机床上.相比传统的数控系统,既简化了机床结构和控制系统,又简化了用户的编程工作.介绍了PLC在数控系统下所完成的控制功能,对系统控制启动部分等关键环节做了详细阐述,并给出相应的PLC梯形图.