切削稳定性约束下的铣削参数优化技术研究

目前切削稳定性研究主要集中在不同加工方法及加工条件下的稳定性研究,以无颤振极限切深作为切削参数优化的推荐值,缺少对稳定性与优化模型的深度融合分析。针对这一问题,以材料切除率和刀具寿命构建优化目标函数,提出一种切削稳定性约束下的铣削参数优化模型。通过对铣削稳定性零阶解析算法的分析,论述了切削稳定区域的确定受切削力学模型、刀尖频率响应、及切削参数共同影响关系。在设定机床、工件和刀具的条件下,通过对稳定性叶瓣图形态随切削参数变化规律的研究,得出了极限切深不等效于最大材料去除率;以动态变化的稳定域及机床能效为约束边界,采用变化趋势相反的材料去除率和刀具寿命构建优化目标函数,通过遗传算法获取全局最优解。针对多目标优化中,各分目标权重难以量化设置的问题,提出以材料去除率期望值和刀具寿命期望值作为优化模型设置参数,实现优化参数的量化调节和优化方向的有效控制。在VMC850机床上进行了试验并采用遗传算法对多组参数设定状态进行优化,结果表明切削参数优化结果满足稳定性约束要求,且其优化方向可量化调节。

基于多层实例库的组合夹具辅助装配研究

针对计算机辅助夹具设计系统的功能需求,提出了一种组合夹具智能辅助设计的装配模型,建立了基于装配特征的元件库、以典型路径形式存储的典型组件库和包含夹持面域关系信息的典型结构库所构成的多层夹具实例库。采用了分层匹配的方式检索夹具结构、组件和元件,以完成夹具结构的装配过程,提出了一种自顶向下分层匹配的组合夹具智能辅助装配方法。

基于时序模式挖掘的故障诊断方法

为发现生产过程中的故障传递和相互影响规则,并用于故障诊断,在监测系统的时序数据分析中引入序列挖掘技术,提出了采用基于核密度估计的符号空间划分方法,利用数据本身的分布特性对连续数值形的时序数据进行符号化,得到适于挖掘的符号序列。通过故障时窗约束、序列集成和序列化简,将多维非同步时间序列转化为与故障相关的序列数据库。在此基础上,采用序列模式挖掘算法对Tennessee-Eastman仿真数据进行序列挖掘,得到了以时序模式表示的故障过程的主要变化信息。实验表明该方法是可行且有效的。

一种混合聚类算法及其应用

通过分析基于网格与基于密度的聚类算法特征,提出了一种基于网格和密度的混合聚类算法,通过分阶段聚类并选取代表单元中的种子对象来扩展类,从而减少区域查询次数,实现快速聚类。该算法保持了基于密度的聚类算法可以发现任意形状的聚类和对噪声数据不敏感的优点,同时保持了基于网格的聚类算法的高效性,适合对大规模数据的挖掘。实验数据分析验证了算法的有效性,对数据挖掘应用于设备状态监测和故障诊断具有指导意义。

基于X3D的虚拟场景交互架构的实现方法研究

在分析X3D(Extensible3D)与VRML异同点的基础上,对X3D的系统运行内部机制进行了讨论,并使用SAI(SceneAccessInterface)的方法对虚拟场景进行交互。对通过外部原型操作物体定性运动进行了分析,并说明了具体实现的方法。以X3D-EDIT作为原型系统的开发工具,给出了虚拟环境中实现人机交互的应用实例。

多密度阈值的DBSCAN改进算法

在分析了基于密度的聚类算法(DBSCAN)及其改进算法的缺点的基础上,提出了一种多密度阈值的DBSCAN改进算法。算法通过构建网格密度矩阵绘制密度分布图,辅助用户确定密度层次划分。根据基于网格与基于密度的聚类算法间的等效规则计算各个密度层次的密度阈值ε。通过多密度层次的聚类过程得到多个密度层次上的更加精细的聚类结果。解决了DBSCAN算法参数选取困难和难以发现密度相差较大的簇的问题,具有重要的实用意义。

智能制造数字化车间信息模型

为打破对制造业智能化升级的制约,实现各异构设备异构系统间的互联互通,提出一种智能制造领域中物理设备对象元模型到面向对象建模方法。介绍数字化车间智能化信息建模标准和方法,详细阐述OPCUA信息模型,分析研究OPCUA中WebService架构与UML结合建模。结果表明,OPCUA能提供一个很好的实现架构。该方法可行、实用。

超声波技术用于零件表面硬度无损检测的研究

基于超声波振动频率特性与零件表面硬度的对应关系,研制开发了超声波硬度检测仪,有效解决了材料表面硬度的无损检测问题。根据实测数据进行曲线拟合,建立了测量系统在低硬度区间超声波频率值-硬度值的关系曲线和数学模型,并在生产现场对实测值与标准值进行了对比验证。

微型车驱动桥壳不同工况下强度有限元分析

针对微型车驱动桥壳强度设计的需要,进行了不同工况条件下强度有限元分析方法的研究。在SolidWorks建立驱动桥壳实体模型的基础上,导入Ansys Workbench 17.0中划分有限元网格和添加约束条件并施加载荷,对四种工况下受力驱动桥壳体应力和应变分布情况进行了有限元仿真分析,结果表明此型号驱动桥壳满足强度要求和变形量要求。为驱动桥的改型设计和后续优化设计提供了分析对照依据。

基于RFFS映射模型的组合夹具构形设计

从夹具功能的分层表达策略入手,建立了夹具需求-功能-特征-结构(Requirement-Function-Feature-Structure,RFFS)映射模型,并建立了工件装夹的面域网络模型,同时研究了组合夹具构形设计中的重要资源夹具元件库和夹具元件装配关系库的构建。

考虑工人分配的多目标装配线平衡优化

装配线工序优化分配后,工人可能需要学习部分工序操作以适应新的工位需求,不合理的工人分配会增加成本,为此提出了一种考虑工人分配的多目标装配线平衡优化方法。首先根据装配线特点,定义了工人分配的原则和目的,并提出了基于匈牙利算法的工人分配方法;然后提出了以生产节拍、平滑指数和工人学习时间为优化目标的装配线平衡优化模型;再针对该优化模型,设计了基于pareto解的多目标鲸鱼优化算法,给出了鲸鱼位置编码解码、pareto解集更新和头鲸选择方式;最后将模型与算法应用于某连接器装配线,对优化结果进行分析,发现3个目标都得到有效优化。整体上节拍和平滑指数与工人学习时间呈负相关,难以保证同时最优;不同的工序和工人分配可能会得到相同的目标值,增加了企业选择的灵活性。说明所设计的算法能有效解决该类多目标装配线平衡优化问题。

基于Witness与粒子群算法的连接器装配线仿真与优化

针对目前装配线常用优化方法的不足,提出一种以生产需求为导向的装配线优化方法。以某连接器装配线为例,先根据生产需求和工作制计算出生产节拍和工位数,以生产节拍和平滑指数为优化目标,使用粒子群算法(PSO)进行工序分配;然后运用Witness仿真分析装配线,根据工厂实际情况,对瓶颈工位提出了拆分工序和增加并行单元的改进方案;最后再次用PSO进行工序优化分配,得到仿真结果:瓶颈工位改进后,平衡率提高了18.2%,达到91.9%,装配效率提高33.1%,满足了生产需求,证明了该装配线优化方法和瓶颈工位改进方案的有效性。