基于工件振动和刀具结构的周铣表面形貌分析与预测

在铣削加工过程中,受铣削振动等因素的影响,已加工表面的不同位置会存在结构上的差异,严重影响已加工表面的加工质量。研究加工表面形貌的铣削成形方法对预测表面粗糙度和选取合理的加工参数具有重要意义。通过将“工件-夹具”接触模型合理地等效为线性“弹簧-阻尼”系统,利用能量法推导出工件在铣削过程中的振动微分方程。利用坐标转化法,提出有约束振动微分方程的模态分析与解耦方法,实现工件位置偏离的解算与预测。通过研究刀具接触点的判断方法,建立周铣过程中切削刃的运动轨迹方程,进一步结合工件的位置偏离提出工件表面形貌的表面形貌离散算法。利用铣削实验直接或间接地验证工件周铣形貌离散算法的有效性,结果表明:不考虑装夹振动的铣削表面粗糙度最大误差为7.56%,相比于不考虑装夹振动,考虑装夹振动的接触力和表面粗糙度的计算精度分别提高了3%和4.72%(逆铣)/3.00%(顺铣)。

定位误差与尺寸链的关系

分析了定位误差的构成与尺寸链之间的关系及相似性 ,结合实例介绍了尺寸链算法在分析计算定位误差和加工误差时的应用。

数控加工中图形自动编程系统研究

介绍了一种由零件轮廓直接生成NC代码的自动编程系统的结构和功能 ,并提供了具体的实现方法。

涂胶机器人移动机构装夹布局的递推优化算法

针对人工涂胶过程中出现的效率低下、黏胶剂有毒等问题,设计了一种面向鞋大底的自动涂胶机器人。为减小因径向移动机构与固定架的连接方式导致的机器人涂胶头的定位误差与运动误差,根据径向移动机构的螺栓连接方式,运用有限元方法,建立了以外框架变形最小为目标的装夹布局优化模型,通过将外框架的最小变形定义为个体的适应度评价函数,运用遗传算法构建了装夹布局优化模型的递推求解算法。利用所提出的方法能够找到螺栓数目增加后的最优装夹位置,使得涂胶过程中外框架变形最小,从而确保涂胶的均匀性,提高鞋子的耐用性。

基于刚体运动学的工件自由度分析方法

夹具设计最主要的任务就是将工件精确定位。在定位过程中,首先必须合理地约束工件自由度;其次在自由度受到约束的方向上,工件也只能在规定的范围内变动。因此,分析工件的自由度约束情况是复杂定位方案设计甚至整个夹具设计的关键所在。基于刚体运动学,文章建立了定位原理的数学模型,以定量分析工件自由度的约束情况。从而使得传统的定位原理从定性描述上升为数学定量表示,为计算机辅助夹具设计系统的开发提供了基础理论,并首次在UG软件系统环境下实现了夹具约束工件自由度分析系统的二次开发。

基于夹具的工件自由度约束分析模型

夹具设计最主要的目的就是将工件精确定位。在定位过程中,工件自由度必须首先合理地受到约束以确定工件相对于刀具的正确位置。因此,分析工件的自由度约束情况是复杂定位方案设计甚至整个夹具设计的关键所在。本文基于刚体运动学,建立了分析工件自由度约束情况的定位原理数学模型,从而使得传统的定位原理从定性描述上升为数学定量表示,并为计算机辅助夹具设计系统的开发提供了基础理论。另一方面,以定位原理数学模型为基础,在UG软件系统环境下实现了夹具约束工件自由度分析系统的二次开发。

单因素分析法在机床夹具精度分析中的应用

对加工误差进行了比较完整、系统的分类和归纳，指出了各加工误差的影响因素和产生原因，并据此应用单因素分析法对机床夹具进行了精度分析。

基于进化神经网络的薄壁件加工变形预测与抑制方法

加工变形的合理分析与精准控制可实现铣削过程的高效化和精密化。因此,首先依据实际的加工工况,建立了薄壁件铣削过程的有限元分析模型,通过薄壁T形件的铣削加工,验证了有限元仿真值与实验数据之间的吻合性。其次,利用正交实验设计方法和有限元方法获得输入样本与训练样本,通过将训练样本的预测误差作为适应度函数,采用遗传算法得到加工变形的进化神经网络模型,利用有限元仿真值比较表明进化神经网络的预测误差不超过6%。最后,以最小的加工变形为目标建立了刀具几何参数的优化模型,并依据加工变形越小染色体越健壮的原则,提出了刀具几何参数的遗传算法解算方法。在提高铣削变形计算效率的基础上,能够实现薄壁件铣削刀具的合理设计与选择。

基于速度合成原理的定位误差新算法

夹具是联系机床、刀具与工件的重要桥梁,其设计质量对加工精度起着至关重要的影响.定位误差则是评价夹具设计质量的重要指标.然而,目前还没有一种适用于所有定位方案定位误差的计算方法,从而使得计算机辅助夹具设计系统很少涉及尺寸和公差的分析.为此,基于质点运动的速度合成原理,首先建立了线性尺寸的定位误差通用模型及其算法.然后基于线速度与角速度之间的关系,推导了角向尺寸的定位误差通用模型及其算法.最后利用典型实例详细讨论了定位误差通用计算方法的应用过程.

线切割图形自动编程系统设计

本文介绍了由AUTOCAD绘制加工零件图形生成dxf文件 ,经系统工艺干预后 ,自动生成线切割加工程序 ( 3B格式 )

数控加工仿真程序设计

数控加工程序编制是提高数控机床使用效率的关键 ,直接影响产品生产的周期和效益。传统的检查方法是在数控机床上进行试切 ,既费时又费力。而利用计算机在屏幕上显示刀心轨迹 ,进行加工仿真 ,来验证数控加工程序的正确性 ,既方便又快捷。本文介绍了平面类零件数控加工仿真程序设计的具体方法。

一种加工偏心零件的简易自定心夹具

介绍了一种加工偏心零件的简易夹具的结构。

基于VB的数控图形仿真系统开发

介绍了NC图形仿真系统的界面设计及仿真程序的总体设计方法 ,并着重介绍了系统设计与开发过程中NC程序的信息识别。

薄壁件的装夹变形机理分析与控制技术

系统地提出一个分析与优选夹紧力大小、作用点以及夹紧顺序的通用方法。基于由摩擦力引起的接触力历史依赖性,定量地分析多重夹紧元件及其作用顺序对薄壁件变形的影响,并建立装夹方案的数学模型。同时提出基于最小总余能原理的有限元求解方法。另一方面,基于装夹方案的优化模型,提出装夹变形的控制技术以便获得最高的工件加工精度。以典型铝合金航空材料构件为例,模拟与分析夹紧力及夹紧顺序对其变形的影响过程。

基于神经网络与遗传算法的薄壁件多重装夹布局优化

在多重装夹元件装夹过程中,由于装夹顺序、夹紧力、定位元件位置等装夹布局参数的不同,薄壁件的装夹变形程度也不一样。单个装夹布局参数引起的工件装夹变形规律能够通过有限元方法获得。但是,若同时考虑多个装夹布局参数的影响,仅仅利用有限元方法难以揭示装夹布局参数与装夹变形之间的关系。为此,针对薄壁件的装夹布局方案建立三维有限元模型,以便利用有限元法获取神经网络的训练样本。借助神经网络的非线性映射能力,通过有限的训练样本构建装夹变形的预测模型。以减小工件的最大装夹变形为目标,并根据每一代装夹布局中工件的最大装夹变形定义个体的适应度,建立装夹布局方案的优化模型及其遗传算法求解技术。试验结果表明,网络预测值与相应的有限元仿真值、试验数据之间的相对误差均不超过3%。提出的基于神经网络与遗传算法的装夹变形"分析-预测-控制"方法,不仅能够提高装夹变形的计算效率,而且为薄壁件装夹布局方案的合理设计提供基础理论。

夹具定位方案的数学建模及其优化设计

针对计算机辅助夹具设计的设计质量仍取决于设计者或专家的经验与知识水平、难以得到最优设计结果这一现状,建立了基于工件位置偏移与定位源误差之间关系的定位方案运动学模型,提出了定位方案的优化设计准则,从而改变了传统夹具设计中定位方案的经验性设计模式。通过实例说明了定位方案的稳健优化过程。研究结果表明,基于运动学模型的定位方案优化方法可以提高定位质量。在汽车、航空航天等制造领域中,定位方案的优化方法具有理论与应用价值。

多重夹紧力及其作用顺序对工件变形的影响分析与优化技术

在考虑工件与夹具元件之间摩擦力的情况下,建立了多重夹紧力的大小、作用点以及夹紧顺序与接触力之间关系的力学模型,采用最小总余能原理的有限元求解方法,定量地分析了多重夹紧力与接触力对工件变形的影响;在此基础上发展了优选夹紧力大小、作用点以及夹紧顺序的数学模型。以典型装夹方案为例,分析了多重夹紧力及夹紧顺序对工件变形的影响过程,结果表明:该方法能够分析多重夹紧力大小、作用点及夹紧顺序的合理性。

基于表面网格离散化与遗传算法的复杂工件装夹布局规划方法

装夹是工件加工过程中首先面临的问题,而稳定装夹则是保证工件加工质量与生产安全的必要条件。为此系统地提出了基于稳定性指标与稳定量度的工件装夹布局优化模型及其遗传算法求解技术。根据静力平衡条件与线性规划技术,提出装夹稳定性的判断依据及其解算方法,实现装夹时工件'稳不稳'的定量描述;依据力的超椭球方程,将超椭球体积定义为装夹稳定量度,用以描述工件装夹稳定时'有多稳'的问题;引入离散化思想,构建了以使装夹稳定量度达到最大为目标的复杂工件装夹布局规划模型,根据每一代的装夹稳定性,定义个体的适应度评价函数,提出装夹布局规划模型的遗传算法求解技术。提出的基于稳定性指标与稳定量度的装夹布局规划方法,由于只涉及接触点的坐标及其法矢量信息,不仅适用于具有复杂表面的工件,而且能够避免工件处于非稳定状态下优化模型的求解过程,提高了计算效率,为复杂工件装夹布局方案的合理设计提供了基础理论。

基于力的存在性与可行性的夹紧力变向增量递减规划算法

根据工件的静力平衡条件与工件-装夹元件之间接触力的方向约束,建立工件装夹方案的力学模型。进一步结合线性规划技术,构建力的存在性分析模型及其求解方法,实现夹紧力是否有解的判断。针对夹紧力有解这一条件,由装夹方案力学模型与线性规划技术推导出力的可行性分析模型及其判断标准,实现给定的夹紧力是否合理的判断。考虑夹紧力的取值范围,以一定步长正向从最小值开始取值,根据当前值与上一次取值之间可行性的差异,确定下一次取值的步长及其方向;若可行性相同则以相同步长继续正向取值,否则以一半步长、反向取值,直至步长的绝对值在阈值范围之内,构建夹紧力变向增量递减的规划算法。该算法将连续型的夹紧力设计问题转化为离散型,不仅利于计算机实现夹紧力的自动化设计,而且还适合于形状复杂的工件。

具有二重机制的生物地理优化算法及圆柱度误差评定研究

生物地理学优化算法(Biogeography-base optimization,BBO)是一种新型的智能算法,因其参数少、易于实现等优点而受到学界的广泛关注和研究,并显示出了广阔的应用前景。为了提高算法的优化性能,对BBO算法提出一种改进。改进的算法在将差分优化算法(Differential evolution,DE)中的局部搜索策略同BBO算法中的迁移策略相结合的基础上,针对迁移算子和变异算子分别做出改进,并通过基准函数的测试证明了改进后的算法在迭代过程中种群进化、寻优能力以及算法的收敛性能得到进一步提升。尝试将改进了的生物地理学优化算法应用于圆柱度误差评定。依据国家标准,结合最小区域法,以圆柱度误差数学模型为目标函数,该算法实现了误差评定优化求解。通过该寻优结果与其他方法的评定结果的比较,验证了该种算法的可行性和正确性及其优越性。