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数控精密立式磨床空间误差建模及溯源分析
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作者 范晋伟 陈凯 +2 位作者 潘日 孙锟 李状 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期905-913,共9页
数控精密立式磨床在加工时具有变形量少、圆度更好的优点,广泛应用于机床行业中套筒类、盘类、环类、小型工作台等零件的磨削加工领域。与国外相比,国内机床行业在高端磨床领域存在着生产效率低、加工精度差等问题。以某型号数控精密立... 数控精密立式磨床在加工时具有变形量少、圆度更好的优点,广泛应用于机床行业中套筒类、盘类、环类、小型工作台等零件的磨削加工领域。与国外相比,国内机床行业在高端磨床领域存在着生产效率低、加工精度差等问题。以某型号数控精密立式磨床为研究对象,首先通过研究各关键部件之间的运动关系,得出相应的几何误差参数,运用多体系统理论建立了部件之间的变换矩阵,进而得到磨床的精密加工约束方程,从而建立磨床的空间几何误差模型。依据该空间误差模型,建立误差灵敏度模型,得到影响加工精度的关键误差项。最后针对关键误差项进行误差修复,完成对数控立式磨床加工精度的优化,可在立式磨床设计阶段提供一定的设计理论基础。 展开更多
关键词 数控精密立式磨床 多体系统理论 空间误差 误差建模 误差灵敏度 误差修复
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Army-Materiel-System-Analysis-Activity Maturity Projection Model Based on a Subsystem Stein Estimator
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作者 LI Zhongsheng FAN Jinwei pan ri 《Journal of Donghua University(English Edition)》 EI CAS 2020年第5期436-445,共10页
A reliability-growth test is often used to assess complex systems under development.Reliability-growth models are usually used to quantify the achievable reliability indices and predict the expected reliability values... A reliability-growth test is often used to assess complex systems under development.Reliability-growth models are usually used to quantify the achievable reliability indices and predict the expected reliability values.The Crow army-materiel-system-analysis-activity(Crow-AMSAA)projection model and the AMSAA maturity projection(AMPM)-Stein model are suitable for modelling delayed corrective strategies.The AMPM-Stein model,which involves more failure data and requires limited assumptions,is more robust than the Crow-AMSAA projection model.However,the rationality of the Stein factor introduced in the AMPM-Stein model has always been controversial.An AMPM-Stein extended projection model,derived from data regrouping based on similar failure mechanisms,is presented to alleviate the problem.The study demonstrated that the proposed model performed well,the prediction results were credible,and the robustness of the proposed model was examined.Furthermore,the Stein-shrinkage factors,which are derived from components with similar inherent failure mechanisms,are easier to understand and accept in the field of engineering.An example shows that the proposed model is more suitable and accurate than the Crow-AMSAA model and the AMPM-Stein model,by comparing the projection values based on the failure data of the previous phases with the actual values of the current phases.This study provides a technical basis for extensive applications of the proposed model. 展开更多
关键词 reliability projection army-materiel-system-analysis-activity maturity projection model(AMPM) Stein estimator subsystem
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滑移及黏度对超精密气浮工作台性能影响研究 被引量:2
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作者 陈东菊 董丽华 +1 位作者 潘日 范晋伟 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期63-70,143,共9页
针对超精密气浮工作台内部微小间隙气体的性能展开研究,实现了微尺度下气体滑移及黏度对气浮工作台性能影响的分析。基于气体润滑理论和微尺度下气体滑移和黏度的研究,实现了气浮工作台内气膜流态模型的修正,利用有限差分法给出了雷诺... 针对超精密气浮工作台内部微小间隙气体的性能展开研究,实现了微尺度下气体滑移及黏度对气浮工作台性能影响的分析。基于气体润滑理论和微尺度下气体滑移和黏度的研究,实现了气浮工作台内气膜流态模型的修正,利用有限差分法给出了雷诺方程的数值求解过程;通过求解修正模型,分析不同供气压强和气膜间隙下,滑移和黏度对气浮工作台性能影响的机理。研究结果表明:气体滑移和黏度会引起气浮工作台承载力的降低和气膜刚度的增大,但不会改变供气压强和气膜间隙对工作台的影响趋势,只是影响程度发生改变,当同时考虑滑移和黏度时,承载力比忽略时降低最多(约为21.95%),最大刚度比忽略时提升最大(约为15%)。滑移和黏度的存在使得气浮工作台的实际性能最优参数小于理想的最优性能参数,最优气膜间隙由原来的10μm变为6μm。最后,通过试验验证发现,同时考虑气体滑移和黏度时,气浮工作台的性能最接近实际工况,承载力的仿真曲线与试验曲线最吻合,刚度的试验值与仿真值的误差约为9.59%。 展开更多
关键词 气浮工作台 滑移 黏度 承载力 刚度
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基于OPC UA的数控机床远程监控系统开发 被引量:12
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作者 范晋伟 杨跃 +1 位作者 潘日 李伟华 《机床与液压》 北大核心 2022年第18期44-48,54,共6页
介绍基于网络技术的数控机床远程监控与数据管理系统结构及实现方法。以C#语言设计并开发了一种基于OPC UA通信协议的本地机床加工监控客户端,实现了机床OPC UA服务器与本地监控系统的连接,对服务器中节点数据进行读取、写入,以订阅的... 介绍基于网络技术的数控机床远程监控与数据管理系统结构及实现方法。以C#语言设计并开发了一种基于OPC UA通信协议的本地机床加工监控客户端,实现了机床OPC UA服务器与本地监控系统的连接,对服务器中节点数据进行读取、写入,以订阅的方式实现对机床加工工艺参数、电流、电压和PLC信号等机床内部状态数据的实时监控;开发了监控数据库,可实现对监控数据的管理。最后采用PHP语言和ThinkPHP框架搭建了机床远程监控网站,用户可远程监控和管理机床内部状态数据。该软件具有更好的开放性,能够很好地与具有OPC UA接口的数控系统连接,能够较好地解决数控系统“信息孤岛”的问题,对提高机床智能化、数据可视化和网络化有实际应用意义。 展开更多
关键词 OPC UA技术 数控机床 监控系统 数据库
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基于FMECA与FTA的数控磨床冷却系统可靠性分析 被引量:6
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作者 范晋伟 薛良良 +1 位作者 潘日 李伟华 《制造技术与机床》 北大核心 2020年第8期45-48,共4页
冷却系统是数控磨床的关键子系统,其可靠性高低对数控磨床的加工质量和效率有重要影响。以北京第二机床厂生产的某系列数控磨床为研究对象,对冷却系统进行可靠性分析。首先对采集到的故障数据进行FMECA分析,算出冷却系统对数控磨床的危... 冷却系统是数控磨床的关键子系统,其可靠性高低对数控磨床的加工质量和效率有重要影响。以北京第二机床厂生产的某系列数控磨床为研究对象,对冷却系统进行可靠性分析。首先对采集到的故障数据进行FMECA分析,算出冷却系统对数控磨床的危害度。再对冷却系统进行FTA分析,求解出最小割集,找到故障发生的原因。为提高数控磨床的可靠性,针对故障原因,提出了相应的解决方案,并运用到了实际的改进设计中。 展开更多
关键词 冷却系统 可靠性分析 FMECA FTA
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动态参数影响下液体静压主轴运动精度分析及优化 被引量:1
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作者 陈东菊 李源 +2 位作者 查春青 潘日 范晋伟 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期90-98,共9页
针对现有液体静压主轴运动误差分析及优化的不足,基于液体静压主轴的结构参数,建立了主轴运动误差的动力学模型,定量分析了在不平衡质量作用下主轴转子不同转速下的动态参数变化规律。以主轴运动误差数学模型作为目标函数,以主轴系统参... 针对现有液体静压主轴运动误差分析及优化的不足,基于液体静压主轴的结构参数,建立了主轴运动误差的动力学模型,定量分析了在不平衡质量作用下主轴转子不同转速下的动态参数变化规律。以主轴运动误差数学模型作为目标函数,以主轴系统参数作为设计变量,采用遗传算法对液体静压主轴系统的运动误差进行优化分析。单一因素优化分析时,主轴系统径向误差运动x、y、主轴倾角θ的优化效率分别为41.22%、25.21%、66.16%,多目标优化时效率为4.7%。优化后的主轴运动精度都有了显著的提高,并得到了提高液体静压主轴运动精度的结构参数组合。 展开更多
关键词 超精密加工 液体静压主轴 运动误差 动态参数 遗传算法
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五轴联动龙门铣床误差分析与检测辨识研究 被引量:2
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作者 范晋伟 叶倩 +2 位作者 刘强 潘日 李伟华 《制造技术与机床》 北大核心 2021年第5期100-105,共6页
对某五轴联动龙门铣床进行几何误差分析,并结合机床拓扑结构和多体系统理论的理想的位置、运动矩阵、位置、运动误差矩阵,利用激光干涉仪进行机床仅沿三坐标轴方向运动的误差检测,辨识滚角误差;平动轴的各项几何误差经补偿后,使用雷尼... 对某五轴联动龙门铣床进行几何误差分析,并结合机床拓扑结构和多体系统理论的理想的位置、运动矩阵、位置、运动误差矩阵,利用激光干涉仪进行机床仅沿三坐标轴方向运动的误差检测,辨识滚角误差;平动轴的各项几何误差经补偿后,使用雷尼绍球杆仪分别与三坐标轴的方向平行,进行C回转轴误差检测,再使得球杆仪安装沿Y轴有一偏移量,进行B轴的误差检测,辨识线位移误差和角位移误差。最终,得到五轴联动龙门铣床的37项几何误差参数,为后续的误差补偿奠定基础。 展开更多
关键词 误差辨识 几何误差 误差检测 五轴机床
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数控内圆复合磨床几何误差建模及灵敏度分析 被引量:2
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作者 范晋伟 秦池 +1 位作者 潘日 刘会普 《工具技术》 北大核心 2021年第8期96-100,共5页
为提高孔、套筒类零件的加工精度、数控内圆复合磨床的磨削精度和加工效率,明确各误差参数对磨削精度的影响程度,针对某型号的数控内圆复合磨床进行误差分析。基于多体系统理论建立该磨床的拓扑结构,通过计算得到相应的几何误差模型,并... 为提高孔、套筒类零件的加工精度、数控内圆复合磨床的磨削精度和加工效率,明确各误差参数对磨削精度的影响程度,针对某型号的数控内圆复合磨床进行误差分析。基于多体系统理论建立该磨床的拓扑结构,通过计算得到相应的几何误差模型,并对各误差参数进行求导,得到各自的灵敏度表达式,代入磨床结构参数以及检测得到的误差参数后,通过归一化处理可确定各误差参数的灵敏度系数,对灵敏度系数进行排列,并对前几项系数较大的误差进行补偿,为后期的机床加工精度提高奠定了基础。 展开更多
关键词 多体理论 几何误差 灵敏度系数 精度提升
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碳纤维复合材料激光加工成本优化
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作者 范晋伟 赵媛媛 +2 位作者 任行飞 潘日 赵婉莹 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期114-120,共7页
碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)具有高强轻质的优点,广泛应用于航空航天、汽车等行业.其传统的机械加工方式存在成本高、效率低及加工质量差等问题.激光加工通过对不同工艺参数的适当控制,可以实现微型化、超... 碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)具有高强轻质的优点,广泛应用于航空航天、汽车等行业.其传统的机械加工方式存在成本高、效率低及加工质量差等问题.激光加工通过对不同工艺参数的适当控制,可以实现微型化、超精密的切割.目前国内外学者在激光加工质量方面已取得较多成果,但缺少对加工成本的研究.分析了激光加工的成本构成,建立了激光加工工艺参数与加工成本的数学模型.并将该模型与已建立的激光加工热影响区宽度预测模型相结合,作为目标函数,采用NSGA-Ⅱ算法对工艺参数进行优化.获得了Pareto前沿面和Pareto最优解,可根据加工成本预算或所需要的热影响区宽度进行参数选择,完成对激光加工成本及加工质量的可控研究,对激光加工碳纤维复合材料的实际工程应用具有一定的参考价值. 展开更多
关键词 激光加工 碳纤维复合材料 多目标优化 加工成本 NSGA-Ⅱ算法 工艺参数优化
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不同型腔对空气静压轴承性能的影响
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作者 陈东菊 程锴 +2 位作者 董丽华 潘日 范晋伟 《制造技术与机床》 北大核心 2021年第5期128-133,共6页
针对气浮工作台运行中出现的气膜波动问题,研究空气静压轴承的不同气腔结构形状对气膜内气旋及气膜波动的影响。通过结合承载力和刚度等性能参数,对有限元仿真不同形状气腔的结果对比分析,得到矩形气腔刚度最大,但同时气旋现象严重,圆... 针对气浮工作台运行中出现的气膜波动问题,研究空气静压轴承的不同气腔结构形状对气膜内气旋及气膜波动的影响。通过结合承载力和刚度等性能参数,对有限元仿真不同形状气腔的结果对比分析,得到矩形气腔刚度最大,但同时气旋现象严重,圆台气腔能有效抑制气旋现象。这些分析通过改变轴承的结构参数抑制空气静压轴承的气旋及气膜波动,为提高气浮工作台的加工精度和稳定性提供理论依据。 展开更多
关键词 空气静压轴承 气旋现象 气膜波动 加工精度
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自由曲面光学元件气囊抛光进动运动控制方法验证
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作者 范晋伟 刘强 +2 位作者 潘日 李晨宝 薛良良 《制造技术与机床》 北大核心 2021年第7期49-53,共5页
自由曲面光学元件因其优越的光学性能得到越来越广泛的应用,当前已提出一些自由曲面光学元件气囊抛光进动运动控制方法。针对这些进动运动控制方法进行实验加工验证,首先介绍了较为主流的进动运动控制理论,并总结了实验加工操作方法,根... 自由曲面光学元件因其优越的光学性能得到越来越广泛的应用,当前已提出一些自由曲面光学元件气囊抛光进动运动控制方法。针对这些进动运动控制方法进行实验加工验证,首先介绍了较为主流的进动运动控制理论,并总结了实验加工操作方法,根据已有的进动运动控制方法计算出气囊抛光机器人两虚拟轴的转角,并将转角值输入到气囊抛光机床进行实验加工。最终加工的工件表面质量符合要求,证明了已有的自由曲面光学元件气囊抛光进动运动控制方法的正确性。 展开更多
关键词 气囊抛光机器人 自由曲面光学元件 进动运动 实验验证
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基于快速反射镜的光束指向性偏差矫正系统 被引量:1
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作者 任行飞 范晋伟 +1 位作者 潘日 孙锟 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第14期150-159,共10页
激光具备优异的相干性、方向性和高能量,被广泛应用于激光通信、激光制导、高能武器和精密加工等领域。然而,激光器本身和外部环境等因素会造成光束指向不稳定,严重降低了通信、制导和加工的精度。因此,构建了一种基于快速反射镜的光束... 激光具备优异的相干性、方向性和高能量,被广泛应用于激光通信、激光制导、高能武器和精密加工等领域。然而,激光器本身和外部环境等因素会造成光束指向不稳定,严重降低了通信、制导和加工的精度。因此,构建了一种基于快速反射镜的光束指向性偏差矫正系统,并对光束指向性偏差矫正过程进行建模。重点构建了由位置敏感探测器的位置偏差信号到快速反射镜的矫正角度的控制模型。建立的控制模型可以实现对光束指向性偏差的检测和预测,并调整快速反射镜的姿态,以矫正光束指向性偏差,提高光束指向稳定性。通过实验验证了构建的系统和模型的性能。结果表明,依据构建的系统和模型校正后的光束在X方向和Y方向上的指向性偏差分别减少了78.08%和70.28%,光束指向稳定性显著提升。 展开更多
关键词 光学设计 激光束传输 光路建模 光束指向性偏差 快速反射镜 位置敏感探测器
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