抛丸机叶片瞬时碰撞动力学行为及应用研究

船舶用钢的除锈处理是影响日常维护的关键工艺,而抛丸机叶片磨损断裂是影响除锈设备使用寿命的重要因素。本文叙述了抛丸机叶片磨损断裂形成机制、弹丸碰撞非线性动力行为及撞击侵蚀过程、叶片磨损特性等方面的研究进展,讨论了叶片旋转软化效应下的振动响应与结构特性,分析了叶片材料的晶体取向、元素含量与磨损的关系,根据磨损机理(如摩擦、微切削、疲劳裂纹等)研究了相对应的冲撞侵蚀量化模型,总结了仿真与试验等手段在不同弹丸参数对叶片侵蚀研究中的应用,对抛丸机叶片瞬时碰撞分析技术进行了展望。

锥面分段开孔高速刀柄的设计方法

根据高速刀柄在不同过盈量下的联接性能分析结果与不同转速下的锥面接触应力分布规律,提出了一种锥面分段开孔高速刀柄的设计方法,即对刀柄定位锥面按照锥体素线长度均等分成前、中、后三段,并在各段的中等分处周向均布一组盲孔,通过调控盲孔的数量与尺寸使刀柄锥面达到一定的柔度。文章阐述了盲孔开设参数对锥面接触应力、柔度的影响规律和参数确定原则,给出了以HSK-E50为原型的锥面分段开孔设计案例,采用有限元分析其极限转速和锥面接触应力分布情况。结果表明,锥面分段开孔刀柄与原型刀柄相比,极限转速提高了约10.79%,锥面接触应力分布显著均匀。

工业机器人奇异规避轨迹规划方法

针对激光追踪仪测量工业机器人定位误差测量中出现的六轴机器人运动学奇异问题,提出了奇异区域预测及实时优化的奇异规避轨迹规划方法。以国产配天AIR50-A机器人为研究对象,建立六自由度串联机器人运动学模型,解算机器人笛卡尔空间与关节空间映射关系。基于雅克比矩阵与奇异位形的关系模型,分析和预测机器人运动轨迹中存在的奇异区域。当机器人末端处于奇异区域或奇异预测域时,记录初始关节角序列作为奇异区域轨迹规划输入,利用五次多项式插值方法迭代更新奇异区域内的轨迹路径,机器人既定的运动路径与更新后的奇异规避路径结合形成机器人新的规划轨迹路径,保证机器人关节角运动学参数连续性的同时,规避奇异区域。实验结果表明,提出的奇异预测域及实时优化的奇异规避轨迹规划方法,能够抑制机械臂奇异区域附近关节角速度的激变,减少奇异位形对机器人运动性能的影响。

机器人加工误差分析及提高加工精度的方法

机器人本体误差和工具误差最终都传递到工具末端形成加工误差,为提高加工精度,对机器人本体进行各类误差的解耦标定,再标定安装于机器人末端的工具。利用轴旋转法对机器人本体进行标定,并分析初始零位值对机器人几何参数标定精度的影响。采用新MDH法建立运动学模型,对位置和姿态关节进行解耦,利用解析法求取位置关节角,用牛顿迭代法求取姿态关节角。在工具标定时,建立机器人加工装备的数字化模型,利用实际装备与数字化装备的映射一致性,求取工具的安装与制造误差。采用新MDH法可方便设置基坐标系,易于计算初始零位值。实验结果表明,初始零位值补偿后,机器人本体和工具标定后的轨迹精度可以达到0.28mm。

基于形态学细化法的弯管中线提取及研磨位姿计算研究

针对弯管内表面磁粒研磨工艺中手动采点产生的随机误差大、研磨间隙无法保证以及位姿不准确等问题,文中利用图像处理方法设计并实现了弯管中线的快速获取及坐标转换,从而完成研磨装置运动位姿计算。首先,对弯管磁粒研磨基本原理进行了分析,根据研磨过程中单颗磨粒受力状态得出弯管研磨过程中的基本工艺要求;其次,利用工业相机获取弯管图像,通过形态学细化及m邻接点分支去除方法得到弯管的轮廓中线;最后将中线像素点转换到工件坐标系下并进行函数化,结合弯管磁粒研磨工艺计算出研磨位姿,通过机械手离线编程软件对研磨位姿进行运动检查。利用形态学细化法对其结果进行m邻接点分支去除,可以较好地得到光滑的单像素弯管廓形中线;弯管中线的函数化有利于研磨位姿计算,可提高研磨过程的一致性和可控性。

硬质合金铰刀“9+1”智能设计程序开发

根据硬质合金铰刀的结构特点,采用“9+1”智能设计程序解决该类铰刀设计尺寸参数计算、结构形式选择和图纸绘制等问题,即输入9个关键参数一键解决问题。以Excel电子表为数据库、VBA语言为黏合剂,采用AutoCAD软件进行二次开发,经实际操作验证,该类产品设计过程可以实现自动化和智能化。

边缘计算在刀具磨损状况检测中的应用

边缘计算是一种新的分布式计算范式,它将数据存储、服务及计算从集中的节点拓展到用户终端附近,自首次提出以来得到了迅速发展,到目前为止,边缘计算技术已经在众多领域得到广泛应用。针对边缘计算在刀具磨损状况检测中的应用进行了分析,阐述了边缘计算技术的发展历史及研究现状,分三部分总结了边缘计算在刀具磨损状况检测中的应用,研究了刀具磨损状况检测中的边缘计算架构,并对未来边缘计算在该领域的应用进行了展望。

多种后混合磨料水射流喷嘴的数值模拟及分析比较

针对传统的后混合磨料水射流喷嘴中的磨料与水混合均匀性差,磨料射流能量低的问题。本文基于CFD欧拉多相流模型,利用Fluent软件对比磨料侧进式喷嘴、磨料中进式喷嘴以及改进的磨料中进式喷嘴在相同边界条件下计算得到的内外流场结果。分析结果表明:磨料侧进式喷嘴的磨料主要分布在速度较低的区域,未能进入高速水流内部,导致喷嘴内外流场的中心位置磨料射流能量低,磨料与水混合均匀性差;磨料中进式喷嘴很好的解决了磨料不能进入高速水流内部的问题,磨料体积分数和磨料速度从中心向外逐渐减小,射流效果明显改善;改进的磨料中进式喷嘴减小了高速水流在原磨料中进式喷嘴混合腔内的碰撞损耗,磨料在外流场的速度及动能都有一定提高。

薄壁铝端管加工工艺改进

针对薄壁铝端管加工中存在的问题,提出了调整装夹方式、改变加工方法、使用新材料刀具、优化工具参数和工艺参数等多个方面的改进方案,解决了加工过程中表面粗糙度不理想、生产效率低、工艺流程分散、工序内容简单和周转次数多等问题,提高了产品生产效率,缩短了加工周期,具有良好的经济性。

灰色神经网络模型在自由曲面加工误差预测中的应用

为了有效预测自由曲面的加工误差,结合灰色模型和BP神经网络模型提出了一种改进型麻雀搜索算法优化的灰色神经网络模型。通过引入鸟群算法更新麻雀算法中个体的位置,提升麻雀搜索算法的搜索能力;采用改进的麻雀搜索算法优化BP神经网络,避免BP神经网络在权值和阈值选择时的随机性太强,从而提高预测结果的稳定性。实验结果表明,改进麻雀搜索灰色神经网络对自由曲面加工误差预测的最大残差绝对值为8.52μm,比粒子群灰色神经网络和混沌海豚群灰色神经网络的预测结果分别减少了63.74%和61.76%,说明改进麻雀搜索灰色神经网络能有效提高预测精度。

基于离散元法的六角滚筒抛光机物料运动及内表面磨损特性分析

六角滚筒抛光机是一种常用的机械零件表面抛光设备,由于其工作原理的限制,抛光速度较慢;在一些特定工况下,滚筒内表面磨损较为严重。本文利用离散元软件EDEM建立了六角滚筒抛光机的工作仿真模型,对其内部的物料运动及内表面磨损特性进行了仿真分析。分析结果表明:在六角滚筒抛光机工作过程中,靠近六角滚筒内壁的磨料随着六角滚筒的内壁不断向上运动,当部分颗粒运动到一定高度时开始不断向下滑落,待处理零件跟随着磨料不断运动;在六角滚筒30~50rpm转动速度范围内,磨料和待处理零件的平均转动速度差异不大;六角滚筒内表面上法向累积接触能和切向累积接触能的分布情况基本相同,但切向累积接触能明显大于法向累积接触能,六角滚筒内表面的磨损主要是由摩擦产生的。

公差仿真在冰箱产品开发中的应用研究

以冰箱门体间隙和断差为分析指标,参照实际生产流程,对箱体组件、铰链及门体组件进行装配约束,建立合理的公差仿真模型并分析计算。从仿真结果中分析各测量尺寸的合格率,确定高敏感度及贡献度的尺寸公差,并结合各零部件的制程工艺能力优化合格率,保证门体间隙断差值满足设计要求。

常用刀具后刀面的形成分析

常用刀具后刀面的形状很多,通过简述直平面后刀面、圆弧型后刀面、曲面后刀面、圆锥后刀面等典型刀具后刀面的形成原理,进行了相关的刀具角度计算。

一种小直径刀具辅助水平夹持装置

根据小直径刀具的研磨加工夹持要求,研制了一种小直径刀具辅助水平夹持装置,解决了夹持研磨小直径刀具时,容易产生的夹持力不稳定、夹持力难控、刀具歪斜、刀具弯曲变形等难题,详细介绍了此夹持装置的结构设计和工作原理。

基于ANSYS/LS_DYNA的螺旋刀具土壤切削的数值模拟

选择黄棕壤为土壤类型,观察螺旋刀具对土壤的破坏过程,建立了螺旋刀具的实体模型和MAT147(MAT_FHWA_SOIL)的土壤材料模型;借助有限元ANSYS/LS_DYNA(显式非线性动力分析有限元软件)模块,构建了螺旋刀具切削土壤的有限元模型,并进行螺旋刀具切削土壤过程的三维动力学仿真,得出了开沟机螺旋刀具切削土壤功耗的大小和螺旋叶片的等效应力(von Mises stress)的变化规律及其力学特性。

硬质合金立铣刀高速铣削铝合金切削力实验研究

采用试验分析和经验建模相结合的方法对硬质合金立铣刀高速切削铝合金时的切削力及其变化规律进行了研究,重点分析了切削用量对切削力的影响规律。同时通过建立切削力在不同主轴转速下的时频信号间的联系,进一步揭示切削力对切削机理、表面质量和切削效率等的作用规律。建立了基于现场的7075铝合金切削力经验模型,试验结果表明,利用该经验模型对切削力进行预测,结果精确可靠。

活塞杆接头孔钻扩孔组合刀具的设计与应用

为提高深孔活塞杆接头孔标准结构的加工效率,设计了一款非标专用组合刀具。在同一台立式加工中心上进行活塞杆接头孔工序的加工,将原来的分步加工与设计的组合刀具加工进行对比。经过对比分析,2种加工方法加工出的接头孔都能达到图纸要求;相对于原来的分步加工,使用组合刀具加工,减少了2次换刀,该工序减少加工时长138 s,效率提升23.7%。结果表明,所设计的组合刀具达到了预期效果,在加工出合格产品的前提下,减少了换刀次数和重新定位所需的空行程时间,该工序的加工效率得到了较大提升;该组合刀具使用机夹刀片,刀尖失效后更换方便,减少了刀具种类,降低了生产成本。

难加工材料高速切削过程中切削力的非线性特征规律析因研究

综合应用析因试验设计与拉丁超立方抽样试验设计,对难加工材料马氏体不锈钢进行了高速铣削试验。在分析其切削力的非线性特征规律基础上,建立了高速切削难加工材料工艺中切削力与背吃刀量、每齿进给量和切削速度之间的非线性数学模型。试验结果表明,高速切削难加工材料时,背吃刀量和每齿进给量之间的交互作用对切削力有显著影响;切削力与切削用量间确实存在非线性特征规律;切削用量对切削力的影响效应随切削用量的变化而发生改变。

电阻点焊焊装夹具定位点的优化设计

提出一种适用于电阻点焊焊装夹具的定位点优化设计方法。该方法基于"N-2-1"定位原理,利用有限元计算工件第一基准面上的变形,在建立目标函数时综合考虑夹具工作过程中的多工位状况,并且采用全局收敛效果很好的隔代映射遗传算法作为优化工具来寻找最优点。通过算例分析N取不同数值时的夹具定位精度,并将隔代映射遗传算法与小种群遗传算法的收敛效果进行比较,验证了方法的有效性。

基于层次分析法与定位确定性的工件定位方案规划算法

结合层次分析法与定位基准选择的影响因素,构建定位基准选择的层次结构模型。两两比较各层因子的重要性后,利用标度法构造相邻两层的判断矩阵,反复验证判断矩阵的一致性,通过后判断矩阵的特征矢量可作为层权矢量。通过层权矢量的逐层相乘,所获得的组合权矢量即为定位基准选择的决策指标。考虑加工要求、工艺自由度与实际自由度之间的关系,将定位确定性等效为工艺自由度必须是实际自由度方程组的解,获得定位确定性的总体数目条件,作为定位方案设计过程中定位点数目够与不够的判断依据。同时,从工程应用的角度推导出定位确定性的局部数目条件,以确定定位基准上所布局的最少定位点数目。综合定位确定性的总体数目条件、局部数目条件以及定位基准的决策方法,构建定位方案的迭代规划算法。