电火花微小孔加工工艺参数的优化研究

由于目前对电火花放电机理认识的有限性而使参数优化成为电火花加工中的难点之一,特别是多项工艺指标要求下的参数优化问题更是缺乏理论指导和具体应用方法。因此,在用正交试验法研究了电火花微小孔加工中放电参数和非放电参数对加工速度、电极损耗和孔径间隙等各单项工艺指标的影响规律的基础上,采用灰色相关性理论,重点解决了多项工艺指标下的参数优化这一难点问题,简化了优化过程,得出了优化的参数组合方案。

超磁致伸缩材料微位移执行器的设计理论及方法

超磁致伸缩材料是一种新型的功能材料，其微位移执行器的设计理论和方法具有特殊性。分析了超磁致伸缩材料的工作特性，给出了超磁致伸缩微位移执行器的原型。在此基础上，建立了执行器的微位移传递机构、磁路、驱动线圈及其冷却等几个关键部分的数学模型，并提出其设计理论和方法。同时，采用上述理论和方法研制了超磁致伸缩微位移执行器样机，通过试验验证了其正确性和实用性。

基于信噪比与灰关联度的电火花微小孔加工工艺参数的优化

在正交试验的基础上,采用参数设计中的信噪比方法,更加准确地反映具有强干扰特性的电火花微细加工过程中参数对加工工艺目标的影响程度,分析出各项参数对工艺指标影响的主次关系。以减小工艺性能的波动性为目的,结合灰色关联度分析方法,将多目标参数优化问题转化为单目标灰关联度的优化问题,得到电火花微小孔加工的多项工艺指标要求下的参数优化组合。综合试验结果表明,基于信噪比和灰关联度的优化方法能有效地提高微细电火花的加工精度、加工效率和加工稳定性。

并联式轴用压电六维力/力矩传感器

针对巨型重载操作装备极端制造中多维大载荷测量的难题,提出一种利用压电石英作为力敏元件的新型并联式轴用压电六维力/力矩传感器。对比各种力敏元件的性能,选择压电石英作为力敏元件可以实现空间力/力矩的动态测量,分析压电石英晶组不同空间布局方式的测量原理,提出并联式轴用压电六维力/力矩传感器的多点测量原理,分别对其建立空间力学模型,并进行解耦计算。设计出高灵敏度、高刚度、高线性度的非组装整体化六维力/力矩传感器新结构。研究并联式轴用压电六维力/力矩传感器的标定方法,并进行静态和动态标定试验,得到六维力/力矩传感器的标定矩阵和误差矩阵。试验表明,该六维力/力矩传感器可以动态测量空间六维力/力矩,具有量程大、线性好、固有频率高、动态性能好和应用场合多等优点。

FDM工艺出丝模型及补偿方法的研究

在研究 FDM工艺喷头挤出丝截面形状的基础上 ,建立了理想轮廓线的补偿模型 ,并通过实例对该模型进行了验证。提出了根据挤出丝实际宽度 (而非喷嘴孔直径 )和零件尺寸实际收缩量补偿零件内外轮廓的新方法 ,即不仅要考虑材料收缩对零件“宏观”尺寸的影响 ,而且还需考虑材料收缩对“微观”尺寸——挤出丝截面宽度的影响。验证试验结果表明 ,应用所提出的补偿方法能对 FDM工艺原型尺寸进行正确补偿。

超磁致伸缩执行器磁滞非线性建模与控制

针对超磁致伸缩执行器的磁滞非线性问题,应用Priesach理论模型建立了执行器的磁滞模型,并根据其逆模型设计了前馈补偿器,同时设计了磁滞模型的自适应算法和动态调整前馈补偿器的参数,最终实现对执行器磁滞非线性进行补偿和控制。仿真和试验结果表明该模型能够很好的描述执行器的磁滞非线性,采用自适应算法有效地改善了执行器输出位移的磁滞非线性,减小了系统的非线性误差,提高了执行器的控制精度。

多零件几何要素影响下的装配产品特性预测方法

工业生产中,多零件装配产品通常具有多系统特性——多几何要素影响的特点。建立能够准确表征装配产品特性与零件几何要素间关系的数学模型,实现装配产品特性的预测,将对工业生产有着重要意义。对于存在多几何要素影响且要素影响程度不同的装配产品系统,直接建立系统的BP神经网络预测模型,由于输入神经元和隐含层神经元较多,将导致神经网络结构十分复杂、学习与训练时间增加、收敛速度慢、预测精度不高等问题。提出利用灰色系统理论的灰关联分析方法,对影响装配产品系统特性的多几何要素进行灰色关联分析,得到多几何要素影响下的系统几何要素与装配产品特性之间的关联程度,确定影响装配产品特性的主要几何要素。在此基础上,利用影响装配产品特性的主要几何要素建立系统的BP神经网络,简化BP神经网络模型,同时保证模型能较真实的反映系统的特性,实现对多几何要素影响下的装配产品特性的准确预测。以典型的多几何要素影响下的装配产品——液压偶件系统为例,通过对液压偶件系统多几何要素关联程度的研究,以影响系统的主要几何要素为输入量,构造简化的BP神经网络的预测模型,试验结果表明,利用主要几何要素建立的预测模型结构相对简单、收敛快、预测精度高。

高性能复杂曲面零件测量-再设计-数字加工一体化加工方法

高性能要求复杂曲面零件的精密加工,不但要保证一定的几何精度,更要满足其性能指标。此类零件性能与几何、物理等参量密切相关,因此最终精确尺寸和形状受几何、物理、性能等多源约束的影响,加工难度大,迫切需要按零件性能要求进行加工的新方法。从分析零件特征入手,将该类高性能要求复杂曲面零件称为多源约束面形再设计类复杂曲面零件。研究零件性能与多源约束的耦合关联模型,针对零件性能与多源约束的显式关联关系或隐式关联关系,建立几何量修正补偿性能偏差的补调机制,综合应用活动标架和曲面相伴理论,建立测量面、加工基准面、加工目标曲面的关联模型,最终提出保证零件性能要求的面形再设计原理与方法。在此基础上,提出多源约束面形再设计类复杂曲面零件'测量-再设计-数字加工'一体化加工策略,构建相应的技术体系,为实现该类零件的精密加工提供了一种新的理论与方法。

摇摆式凸轮轴数控磨削插补算法及控制策略研究

根据摇摆式凸轮轴磨削运动几何原理 ,提出了一种多约束凸轮轴凸轮型线数控磨削插补技术 ,建立了以凸轮矢角θ为参变量的插补算法模型。给出了插补过程与实时伺服相分离的前后台式控制策略思想 ,并验证了插补算法的精度和效率 。

基于Stewart结构六维大力传感器的性能分析及结构优化

针对基于Stewart结构新型六维大力传感器在结构设计时存在诸多性能指标难以均衡的问题,对传感器的结构几何参数与其性能的关系进行了分析。依据基于Stewart结构六维大力传感器的测量原理,建立了传感器测量精度与一阶静力影响系数矩阵条件数的关系模型。通过分析力及力矩一阶静力影响系数矩阵和力及力矩柔度矩阵,揭示了传感器的各向同性指标、灵敏度及其各向同性指标与其结构参数之间的相互关系。并通过图谱优化方法和遗传算法对新型六维大力传感器的结构参数进行了优化。其分析结果将为六维大力传感器的结构设计提供有效的参考。

六维力压电天平研制与静态性能测试研究

风洞天平是空气动力学试验的重要测力装置,针对压电天平动态响应速度快、跟随特性好、结构简单、量程范围大的特点,研制了一种可应用于风洞试验中动态气动荷载测量的压电天平.对压电天平的静态校准方法进行了研究,推导出其校准公式.在风洞天平校准台上,完成了压电天平的静态单分量校准与复合加载试验,得到压电天平的标定矩阵,压电天平的非线性误差和重复性误差分别为0.06%、0.19%,最大向间干扰1.94%.对试验结果进行误差分析,给出了压电天平测试系统的不确定度.试验结果表明:压电天平主要性能指标良好,满足测试精度要求.

多几何要素影响下液压阀件特性的混合神经网络预测模型

液压阀件系统是一个具有多几何要素影响的多系统特性复杂系统,建立液压阀件特性预测模型,以系统多几何要素作为输入,实现系统特性的预测,将对实际生产具有重要的意义。在深入分析反向传播(Back propagation,BP)神经网络与径向基函数(Radial basis function,RBF)神经网络的基础上,结合两类神经网络的特点,提出基于BP神经网络与RBF神经网络的混合神经网络预测模型。利用生产实际中实测的某具体液压阀件特性值及影响该特性的各几何要素值作为预测模型的数据来源,对所提出的混合神经网络进行训练,并进行仿真。实例计算表明混合神经网络预测模型可提高单项神经网络预测模型的预测精度,预测平均相对误差为0.0461。可见,所提出的混合神经网络预测模型能够很好地满足工程实践中液压阀件特性预测要求。

互参考激光光条图像质量评价

提出了互参考激光光条图像质量评价方法用于检测激光辅助立体视觉测量中的图像质量。分析了立体视觉测量中单幅激光光条图像的灰度分布特性以及左右激光光条图像灰度分布的相关性。利用光条截面灰度分布梯度表征图像清晰度,并建立了综合考虑单幅图像质量与左右图像相关质量的互参考激光光条图像质量评价方法。然后,确定质量系数的阈值,通过分析噪声对光条提取误差的影响,确定提取误差不高于1个像素的单幅图像质量系数QL,QR∈[0.2,1),通过不同表面激光光条投影实验,确定左右图像相关质量系数QLR∈[0.8,1)。最后,在锻造车间进行了现场实验,重建方形锻件高度为1 747.0mm和491.3mm。实验结果显示,清晰的光条图像质量系数符合确定阈值,受噪声干扰的光条图像质量系数偏离设定阈值,验证了本文提出的质量评价方法能较好地反映激光光条图像缺陷。

超磁致伸缩材料驱动微型马达的原理与应用

从结构和性能上阐述了超磁致伸缩微型马达的原理及其在微机电系统中的应用状况。通过对国内外几种典型超磁致伸缩马达的原理性剖析 ,分析探讨了超磁致伸缩马达微型化、集成化以及高频振动等问题的解决途径与方法 ,为超磁致伸缩微型马达的进一步发展提供了的理论基础和研究方向。

薄膜型超磁致伸缩微执行器的研究现状

超磁致伸缩薄膜是一种性能优良的新型微驱动元件 ,文章介绍了超磁致伸缩薄膜驱动的原理 ,综述了薄膜型超磁致伸缩微执行器的开发和最新研究成果 ,重点介绍了薄膜型超磁致伸缩微执行器在微流体控制系统、线性超声微马达及微小型行走机械中的应用 ,并对超磁致伸缩薄膜在微执行器中的应用进行了展望。

双目视觉测量中等匹配点的光条中心提取

为了精确、快速提取激光条中心,使其提取结果更适用于工业现场特征尺寸的双目视觉测量,提出了一种等匹配点的激光条中心提取方法。利用灰度重心法粗提取出激光条中心点,计算灰度梯度方向,确定光条边界。接着,根据左右图像中激光条的粗提取结果确定基准光条,对另一幅图像中的对应光条进行插值。然后结合灰度梯度方向与插值结果对激光条进行重提取,得到等匹配点的亚像素中心坐标。最后,利用激光条中心点提取结果重建陶瓷平板、金属板表面及加工现场锻件表面的特征信息。实验结果表明,本文方法提取陶瓷板与金属板的激光条中心点的匹配率分别为99.887%与98.276%,宽度重建的相对误差分别为0.638%与0.488%,激光条中心提取结果能有效重建锻件表面的特征信息,满足工业现场对测量的精度、速度和鲁棒性要求。

电火花加工中电参数对放电状态影响规律及其建模

从分析电火花加工中3种放电状态占有率的角度,论述了放电参数和控制参数对放电状态的影响规律,得出了放电参数的选择原则,即适当增加开路电压、降低峰值电流可以提高加工效率和保证加工表面质量;同时发现脉冲间隔时间对短路率、火花/拉弧率和击穿延时率的影响较大,调整脉间对实现加工过程的稳定控制更为有效.此外,根据电火花加工中影响放电状态的因素多且复杂的实际情况,利用辅助变量法无需研究噪声具体结构形式,即可以得到参数无偏辨识模型的特点,结合对电火花加工系统动态特性的认识,对有偏辨识模型进行了进一步的探讨,得到了损失函数小、预测精度高、实际操作性强的无偏辨识模型.

功能材料驱动的微执行器及其关键技术

以新型功能材料为驱动元件的微执行器是精密加工、超精密加工和微机械发展的关键技术之一,对其驱动元件、结构设计、加工制造和精密测控等方面的研究具有重要的科学意义和实用价值。分析了国内外研究热点和具有代表性的压电、形状记忆合金和磁致伸缩材料等功能材料的优异性能及其微执行器的驱动原理和结构特点,阐述了功能材料驱动的微执行器技术的发展趋势,指出了功能材料驱动微执行器技术发展的关键技术。

超磁致伸缩材料控制模型的研究

超磁致伸缩材料作为一种新型、高效的功能材料在许多领域显示出良好的应用前景 ,但是由于其存在滞回、非线性等不足 ,限制了它的进一步应用。文章在分析超磁致伸缩现象产生机理的基础上 ,给出了其基于磁感应强度的控制模型 ,并通过分析和实验研究得出 :采用磁感应强度的控制方法可减小超磁致伸缩材料滞回 。

超磁致伸缩微位移执行器控制方法的研究

超磁致伸缩材料是近年来发展起来的一种新型功能材料。在分析了超磁致伸缩材料的驱动原理 ,并给出了它的两种驱动结构形式的基础上 ,对采用电流和磁感应强度做为控制量的两种控制方法进行了对比分析和实验研究 ,得出了基于磁感应强度的控制方法可提高超磁致伸缩微位移执行器的线性度和控制精度、减小迟滞的结论。