利用机械臂制备的微弧氧化陶瓷涂层的相关性能研究

为解决目前微弧氧化(MAO)体系在实际应用中所面临的问题,例如对大尺寸工件表面的难以处理和对工件局部区域进行MAO的精确调控存在挑战,利用机械臂设计了移动式MAO系统,对1060铝合金表面进行MAO处理成功制备了陶瓷涂层,并通过扫描电镜、X射线衍射、摩擦磨损试验和电化学腐蚀试验等手段,对涂层的微观结构、成分、耐磨性和耐腐蚀性进行了分析。结果表明,基于机械臂辅助的移动式MAO技术能够成功在铝合金表面制备陶瓷涂层,并有效提高了铝合金的耐磨性和耐腐蚀性。这项研究为基于机械臂的移动式MAO技术在铝合金表面制备高性能陶瓷涂层方面提供了重要的理论依据和试验基础。

面向调心滚子轴承的气动式主动抑振单元

滚动轴承在其服役过程中常用增加预紧力的方式来抑制其振动,但实际使用过程中轴承预紧力不会随外部工况的变化而变化,导致抑振效果有限或使轴承过早进入疲劳阶段。提出了一种气动式主动抑振单元,并开发与之相匹配的数据采集系统、测试控制系统及气压驱动系统构成主动控制单元;此外,设计了调心滚子轴承支承的细长挠性转子系统,用其一阶固有频率下的自激振动模拟实际工况下的载荷冲击,并采用主动控制系统对此冲击进行抑振。试验结果表明:该主动抑振单元对试验所用调心滚子轴承可满足常规转速及较高转速下的抑振要求,但转子转速在临近半频即1/2一阶临界转速附近时抑振效果不稳定且对轴向预紧力的幅值变化较为敏感。

基于Faster R-CNN的织物表面打印导电线路中微滴目标检测

针对织物表面打印导电线路中传统的微滴目标检测通用性及智能化程度低的问题,使用深度学习模型实现了微滴形态的实时检测。通过对训练图片进行预处理,使用Labelimg工具标记不同形态的微滴灰度图像目标区域,生成相应的数据信息库,为后续的训练和测试提供数据集。利用深度学习目标检测模型训练标记好的数据集,得到最优检测模型。实验结果表明:相比于传统目标检测方法,深度学习检测模型对不同形态的微滴具有很好的适用性;相比于其他深度学习模型,Faster R-CNN模型的精度更高,对正常微滴和不良液滴检测的平均精度均值为84.89%。该研究为后续织物表面导电线路的精确成形提供了参考。

线性磁悬浮织针驱动系统运动控制与实验分析

为解决传统织针驱动系统性能不佳以及磁阻式磁悬浮织针驱动系统的电磁力非线性问题,提出一种线性的洛伦兹力磁悬浮织针驱动系统。基于已有驱动系统实验平台,首先对系统的电磁力输出进行了测试,得出电磁力输出与线圈电流呈线性关系且与线圈所在磁场位置无关;其次设计了系统自适应鲁棒滑模控制器并进行实验,在该控制下织针0.6 s达到稳态且过程无超调量产生,系统具有较好的扰动抑制能力,且稳态误差保持在±15μm之间;最后将自适应鲁棒滑模控制与比例积分微分(PID)闭环反馈控制的实验结果进行对比分析。实验结果表明,洛伦兹力磁悬浮织针驱动系统为线性系统,且线性度较高,自适应鲁棒滑模控制系统具有较好的控制效果,且与PID控制相比在提高响应速度、控制超调量与抗干扰方面具有明显优势。

光固化快速成形精度影响因子的优化

为提高快速成形工艺的精度,利用Taguchi方法对影响扫描平面内成形精度的主要因子(扫描速度、线宽补偿、树脂收缩补偿系数及扫描间距),进行了优化实验研究。通过对实验结果的信号干扰比进行方差分析,发现扫描间隔、线性收缩补偿系数以及扫描速度与扫描间隔的交互作用对扫描平面内制作精度有显著影响,扫描速度与线宽补偿的交互作用及扫描速度与线性收缩补偿的交互作用对制作精度有一定的影响。针对高分辨率激光快速成形系统,得出了以扫描平面内制作精度为优化目标的制作参数的最佳组合。验证实验结果表明,最佳制作条件下制件的误差已减小到3μm,表明最佳因子组合方案是合理可行的,该参数的最佳组合可显著提高制作精度。

高分辨率激光快速成形系统研究与开发

开发了一种新型激光快速成形系统。利用该系统可制作尺寸范围为65 mm×65 mm×150mm的制件原型。 该系统由He-Cd单模激光器、小光斑扫描系统、新型树脂涂层系统及控制系统组成。由扩束镜、高精度扫描振镜 及f-θ透镜构成扫描系统,扫描面上的激光光斑直径达到0.012 mm。由蠕动泵、高精度工作台、树脂槽及刮刀组 成新型精密树脂涂层系统,树脂涂层厚度达到0.02 mm。利用该系统制作了具有微流道的滴灌器件及其他微型零 件的原型。

摆动平底从动件凸轮廓线曲率半径计算的新方法

摆动平底从动件凸轮机构经高副低代后 ,得到等效的导杆机构。利用三心定理及弗列登斯坦定理对等效的导杆机构进行运动分析后 ,可以得到确定凸轮廓线曲率半径的图解法。本文在图解法的基础上应用矢量运算法则推导出了摆动平底从动件凸轮廓线曲率半径的计算公式 ,分析了机构的主要尺寸及从动件的运动参数对曲率半径的影响 。

高分辨率快速成型系统的光固化实验研究

研究了高分辨率激光快速成型系统中制作参数对固化线宽及固化深度的影响.制作出了固化线宽为12 33μm、固化深度为28 33μm的固化线,表明该系统具有制作细微结构特征的能力.实验结果表明,固化线宽、固化深度随激光功率与扫描速度比值的增大而增大,和普通快速成型系统相比,在相同扫描条件下,该高分辨率快速成型系统制作的固化线线宽更小且固化深度更大.在不同制作条件下,利用最小二乘法得出了固化线宽、固化深度关于激光功率与扫描速度比值的预测模型,利用该模型来预测固化线宽和固化深度,为准确实现线宽补偿及分层厚度的合理设定提供了依据.

动态优化刮刀速度的新型涂层工艺

为提高活塞式无扰动涂层工艺的涂层质量,针对高分辨率激光快速成形系统涂层工艺中存在的涂层厚度随制件高度增加而变厚的问题,提出在制作过程中动态优化刮刀速度的涂层方法。研究刮刀速度、制件高度对涂层厚度的影响。采用面响应法,建立涂层厚度误差关于制件高度及刮刀速度的数学模型。根据该模型,在制作过程中随制件高度的变化,动态优化刮刀速度,实现涂层厚度均匀化。验证试验结果表明:与普通涂层工艺相比,新型涂层工艺将涂层厚度偏差由27μm降为6.9μm,解决了涂层厚度随制件高度增加而变厚的问题,实现涂层厚度的均匀化,提高堆积方向的制作精度。该涂层工艺也可应用于普通光固化激光快速成形系统中,解决制作陷阱结构时涂层厚度随制件高度变厚问题,因此该工艺对于光固化快速成形技术中提高堆积方向制作精度具有重要意义。

用高分辨率快速成形系统制作细微结构

针对制作参数对制作分辨率的影响,利用高分辨率激光快速成形系统进行了试验研究。研究表明,制作时激光功率与光束扫描速度的比值越小,则制作的单壁结构厚度越小。采用准确的线宽补偿、较小的激光功率及具有较高临界曝光量的光敏树脂,可制作出具有较小槽宽尺寸的细微槽状结构。制作出了壁厚为0.011 nm的单壁结构及槽宽为0.034 mm的槽状结构。试验结果表明,该快速成形系统有很高的制作分辨率,具有制作扫描平面内细微结构的能力。

基于Fluent的喷气织机辅助喷嘴综合性能

为提高喷气织机引纬性能,降低能耗,对辅助喷嘴结构及其参数进行优化研究。采用数值模拟分析方法,利用Fluent软件,研究了辅助喷嘴不同结构及参数对辅助喷嘴出口处的气流速度、速度衰减以及耗气量的影响规律。为得到喷射性能好且耗气量低的辅助喷嘴结构,提出了评定辅助喷嘴综合性能的方法。结果表明:中心环形分布方式的辅助喷嘴喷射性能优于环形分布的辅助喷嘴;相同孔数的中心环形分布的辅助喷嘴,其出口风速随中心孔直径减小而减小,相同喷孔面积条件下,耗气量随喷孔数目的增加呈现递减趋势,8K04型辅助喷嘴耗气量最低;7K04型辅助喷嘴喷射速度高,且耗气量低,综合性能最优;5K03、6K05、7K04、8K04型辅助喷嘴的综合性能优于单圆孔辅助喷嘴。

面曝光快速成形系统制作工艺参数的优化研究

应用田口方法的信噪比(SN)对液面曝光辐照度、曝光时间、液面等待时间及面收缩补偿系数4个主要影响面曝光快速成形的因素进行了优化试验研究。采用自由度为26的L27(313)形式的正交表,通过实验得到各个因素不同水平对应的制作零件尺寸误差的信噪比。实验结果的直观分析和方差分析表明:面收缩补偿系数、液面曝光辐照度、面收缩补偿系数与液面曝光辐照度的交互作用及液面等待时间对制作精度有显著影响;面收缩补偿系数与液面等待时间之间的交互作用对制作精度有一定的影响。针对面曝光快速成形系统,得出了以曝光平面内的制作精度为优化目标的制作参数的最佳组合。试验结果表明:在最佳的制作工艺参数条件下,曝光平面内的制作误差在±10μm范围内,显著提高了面曝光快速成形制作精度。

树脂超声处理的新型涂层技术研究

为提高快速成形系统中堆积方向的制作分辨率，研究了光敏树脂的黏度、表面张力及固液两相接触角随超声处理时间和功率的变化规律。试验结果表明：LPR2001型光敏树脂在超声处理开始的2～5min，树脂的黏度、表面张力及接触角迅速减小；随处理时间延长，以上树脂特性值随之回升；超声功率在40～50W时，树脂的黏度、表面张力及接触角减小幅度最大。对光敏树脂超声处理前后能实现的最小涂层厚度进行了实验对比，结果表明：超声处理的树脂能将最小涂层厚度由原来的0．02mm降低到0．01mm。

高分辨率快速成形系统涂层厚度研究

涂层性能是影响高分辨率激光快速成形系统制作精度和制作分辨率的重要因素.为获得更薄的涂层厚度,高分辨率激光快速成形系统采用活塞式涂层系统.为提高活塞式涂层系统的涂层性能,研究了活塞式涂层系统涂层参数对涂层厚度的影响,建立了涂层厚度模型.实验研究表明:涂层厚度随添加树脂量及刮刀间隙的增加而增加,涂层厚度随刮刀速度及刮刀厚度的增加而减小.试验中还发现活塞式涂层系统的涂层厚度随制件高度增加而增大.为解决该问题,提出了通过实验方法在建立制作过程中涂层厚度关于制件高度及刮刀速度的经验模型;随着制件高度的增加,对刮刀速度进行动态优化,实现涂层厚度的均匀化.

用于高精度小尺寸零件制作的光固化快速成型技术的现状与发展

用于高精度小尺寸零件制作的光固化快速成型技术源于快速原型技术 ,利用光诱导树脂固化 ,实现逐层堆积的原理制作零件原型。本文回顾了近年来该领域中开发出的主要工艺方法、原理及系统构成 ;本文还提出了以变形反射镜器件为核心构建新型动态视图发生器 ,采用整层曝光固化工艺实现原型快速制作的新方法。和其它方法使用的动态视图发生器相比 ,本文提出的新型动态视图发生器具有更高的分辨率和更高的对比度 (可达 10 0 0∶1)。

摆动从动件凸轮廓线曲率半径的确定

摆动从动件盘形凸轮机构基本尺寸确定后 ,根据从动件的运动规律 ,在作出其廓线之前 ,采用图解法可方便地确定出凸轮廓线的曲率半径 。

直动从动件盘形凸轮廓线曲率半径的确定

直动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸确定后 ,根据从动件的运动情况 (位移、速度、加速度 ) ,在画出其轮廓线之前 ,可以采用图解法较方便地确定出凸轮廓线的曲率半径 。

齿轮连杆机构的瞬停特性

分析了齿轮连杆机构的运动特性 .提出了当机构参数满足一定条件时 ,其运动具有瞬时停歇功能 ,且运动平稳 ,无任何类型的冲击 .并分析了主要机构参数对瞬停特性的影响 .

摆动滚子从动件凸轮廓线曲率半径计算的新方法

滚子摆动从动件凸轮机构经高副低代后得到等效的铰链四杆机构,利用三心定理及弗列登斯坦定理对等效机构进行运动分析后,可以得到确定凸轮廓线曲率半径的图解法.在图解法的基础上应用矢量分析法推导出了摆动滚子从动件凸轮廓线曲线率半径的计算公式,这样,确定了凸轮机构的基本尺寸及运动规律之后,即可方便地计算出凸轮廓线曲率半径,且根据计算结果正负可直接判断出凸轮廓线上各点的凸凹特性.

自动化加工中车刀磨损实时监测的新方法

提出了一种新的车刀磨损实时监测方法．归一化无量纲参数─—径切两向分力二次比Ｐ随车刀后刀面磨损ＶＢ的增加而增大，但不随刀具材料／工件材料、刀具几何角度及切削用量的改变而变化．利用Ｐ的这种特性可实现自动化加工中车刀磨损的实时监测．