五轴数控机床运动误差建模与测试技术

针对双轴旋转工作台五轴数控机床,运用齐次变换矩阵建立了机床运动误差模型,并得到了相应的简化模型.为了测量双轴转台五轴数控机床的运动误差,提出一种基于双球杆仪的五轴机床运动误差分离方法.此方法通过控制数控机床的运动,使机床的任意1个旋转轴与2个直线轴构成三轴联动而另外2个轴保持静止,据此设计了6种机床运动轨迹来测量误差.在测量过程中采用双球杆仪来测量主轴与工作台之间的相对距离,将所测特定位置处的长度值代入误差模型即可得出机床的运动误差.该方法大大简化了数学模型的计算和误差分离的整个过程.仿真分析表明:此方法可以精确地分离出五轴数控机床的旋转工作台的所有8个运动误差,是一种非常有效而简便的五轴数控机床运动误差测量方法.

胶印机色墨转换实验及数据库开发

在胶印机色彩检测与控制系统中,色墨转换实验数据对色墨转换算法的研究及色彩控制的准确度具有重要的作用.开放式色墨转换工艺数据库便于用户根据自己的需要添加新的色墨转换数据,提高色彩检测与控制系统的通用性及控制精度.在确定色墨转换实验方案的基础上,在北人集团的对开四色胶印机上进行了色墨转换实验;综合考虑影响色墨转换实验的各因素,设计了色墨转换工艺数据库;并采用Visual C++及MySQL开发了开放式色墨转换工艺数据库管理系统,用户可以方便地进行数据的查询、添加、删除及修改等操作.

激光强化温度场的理论解析与实验论证

工件表面的激光强化效果直接取决于扫描过程中的热循环规律,为获得理想的淬硬层深及显微硬度分布,必须对激光作用的温度分布形态做出精确解析。采用有限单元法可以对各种工艺参数的变化对激光强化温度场的影响加以探讨,并辅以红外测温实验结果进行验证。结果表明,激光强化可以有效改善金属材料表面的组织性能,而工艺参数的改变对于热循环规律有着显著影响。

基于斜置锥台的五轴数控机床加工精度预测技术

为缩短基于斜置锥台评价五轴联动加工精度的时间和降低评价的费用，用多轴机床误差理论研究了基于锥台的五轴机床联动加工精度预测，提出了一种新的五轴机床加工精度评价方法。该方法利用齐次坐标变换理论建立斜置锥台的五轴加工运动误差模型，在计算机辅助制造（CAM）软件上进行斜置锥台的仿真加工得到斜置锥台刀侧铣削的数控（NC）代码，并利用运动误差模型和NC代码通过刀具与工件之间的空间位置关系计算出锥台侧面的圆度误差，据此对五轴联动数控机床的加工精度进行预测。对所提出的五轴加工精度预测方法进行了仿真分析，结果表明该方法简单实用，可以用于五轴联动加工精度的评价。

基于小波分析的大型齿轮箱低速轴故障诊断

针对大型齿轮箱低速轴故障信息难以提取的问题,采用小波分析方法对故障数据进行处理以实现信号在时/频域的局域性分析,将其无冗余、无泄漏地分解到一组具有紧支撑性的小波基上.文中采用小波分层突变系数作为判别故障隐患的特征值,并对该特征值进行趋势分析.结果表明:小波变换能有效捕捉冲击信号的时域特征和故障发生的时间历程,用小波分层突变系数所做的趋势图能有效地预测故障发展趋势,避免突发故障.

基于小波分析的低速重载设备故障诊断

低速重载设备突发故障难于识别,一旦发生,损失巨大。振动监测技术虽可以作为设备维护的重要手段, 但常规的频谱分析无法准确提取低速轴上的故障特征。对实时监测的振动数据,采用小波分解技术可以获得必要 的低频段信息。某个时段内的信号经小波变换后所定义的小波分层突变系数,可以作为判别低转频微冲击故障隐 患的特征值,而且该系数趋势图还可有效刻画出故障部位的劣化过程:对同一组监测数据,分别采用细化谱技术 和小波分解+FFT的复合信号处理技术进行比较分析,结果表明,由于FFT分析的局限性,细化谱无法准确识别 出故障原因及部位,而后者采用复合信号处理方法提取的故障特征频率对应的振幅变化剧烈得多,此法有助于低 速重载设备早期故障的准确识别。

大型齿轮箱回转支承故障诊断

高炉无料钟炉顶传动齿轮箱工况恶劣,在重载、高温、灰尘和高炉煤气的复合作用下长年运行,为防止 其突发故障,在设备运行期间对其进行了振动和油脂检测,并采用频谱和光谱手段对数据进行分析处理;在设备 解体后对故障部件进行了材质化验,研究表明:大多数炉顶传动齿轮箱停止运行是由于回转支承卡死造成的,回 转支承卡死的原因之一是保持架破损,之后轴承滚柱在运动过程中发生错位,个别滚柱的运动状态由滚动变为 滑动.最后造成滚柱因相互之间挤压而产生破损,导致齿圈的转动严重受阻甚至卡死.

低速重载大型齿轮箱的故障诊断

低速重载大型齿轮箱都有低于0.01Hz的微冲击振动信号且难以提取,给诊断工作带来很大困难;而采用基于小波分层突变系数的趋势图和间接判断等方法来提取损坏零部件的早期故障特征,效果较好。它可为预知维修提供决策依据,防止突发故障。

激光扫描搭接区内的热循环与应力变化规律分析

由于搭接扫描的影响,激光扫描带内的不同区域之间存在着硬度落差,并且搭接区极易出现裂纹。通过数值模拟方法可以精确给出光束移动过程中搭接区内的温度和应力变化规律,从而给出激光扫描形成回火区和二次淬火区的理论解释。仿真结果表明,选取不同的搭接参数对于该区域的温度变化规律影响不大,但从改善表面硬度不均和搭接区裂纹的角度出发,搭接参数不宜过大。

辊面激光强化过程的瞬态应力分析

轧辊表面在激光扫描过程中经历剧烈的热循环 ,由温度场的集中效应造成辊面应力呈现动态变化的趋势 ,扫描瞬时的光斑内部应力场以压应力为主。由于组织比容的变化 ,辊面处理后的残余应力分布更加复杂 ,采用实验手段测量应力分布状况的难度较大 ,因此 ,利用数值分析方法是合理的选择。

隆鼻假体的数字化设计方法

为了摆脱传统假体制作工艺依赖经验、成品与患者特征不吻合、很难达到预期效果的缺陷,首先将数字化技术与整形理论相结合,以阈值法和灰度拉伸法分割出理想区域的数据,重建了患者鼻骨和鼻软骨的三维模型,并以内眦点等典型特征标志点为参考,建立了模型的对称性设计基准;然后依据隆鼻美学参数和患者要求,模拟了外鼻的整形效果;最后以'截面相似性'方法,设计出个性化数字假体.临床证明:由该设计方法制作的假体,凹面与患者鼻骨以及软骨紧密贴合,凸面线条流畅,实际手术效果与模拟效果一致.

基于LBM的铝微滴斜柱沉积水平偏移研究

金属微滴沉积制造技术采用逐点堆砌方式成型,为斜柱沉积提供无支撑制造方式,具有高度灵活性.本文针对铝液滴斜柱连续沉积过程,建立格子玻尔兹曼模型进行数值模拟,研究液滴在凝固表面上的水平偏移运动.根据表面能充放过程,沉积运动被划分为下落、快速扩张、慢速扩张、回弹4个阶段,其受力状态由表面能、重力势能、动能和黏性耗散趋势得到.液滴内部流动在扩张阶段中表现为滑动状态,而在回弹阶段中表现为滚动状态.液滴偏移运动的加速阶段主要发生在扩张阶段,而偏移距离则在回弹阶段中产生.扩张阶段的受力状态表明偏移运动的主要推动力为重力和毛细力.随着液滴轴线距离的增大,扩张阶段中的加速段时间缩短、速度峰值提高,使水平偏移距离呈先增大后减小的趋势,这种阶段化特征源于加速段时长和速度极大值的竞争关系.不同沉积高度和固液浸润度下,偏移距离均保持相同的演化趋势.在相同的轴线距离下,偏移距离随固液浸润度的增大而减小,随沉积高度的增大而减小.通过拟合水平偏移距离演化规律、优化扫描步距,能够实现斜柱的均匀沉积,并使倾角与理论结果一致.

一种考虑对刀点的五轴数控机床几何精度预测方法

考虑对刀点对机床精度的影响,为对机床最终精度和性能进行评价,提出了一种考虑对刀点的五轴数控机床几何精度预测方法。该方法首先利用多体系统运动学理论,建立了基于NAS979斜置圆锥台的五轴数控机床运动方程。以此为基础,建立了基于对刀点的试件实际加工位置求解方程和数控加工指令求解方程,建立了五轴数控机床几何精度预测模型,预测了圆锥台圆度、同轴度和倾斜度等精度指标。然后,开展了五轴数控机床精度的仿真预测。圆锥台圆度、同轴度、倾斜度的预测值分别为0.029 mm、0.0654 mm、0.0243 mm,而圆锥台圆度、同轴度、倾斜度的标准公差要求值分别为0.100 mm、0.100 mm、0.030 mm。仿真结果表明,预测的圆锥台精度指标能够满足标准公差精度要求。最后,为了验证该方法的有效性性,开展了斜置圆锥台的切削实验验证。圆锥台圆度、同轴度和倾斜度的测量最大值分别为0.0380 mm、0.0931 mm和0.0282 mm,最小值分别为0.0316 mm、0.0658 mm和0.0246 mm,测量均值分别为0.0356 mm、0.0805 mm和0.0271 mm。实验结果表明,测量均值与预测值非常吻合。因此,在新研制的数控机床精度检验与验收过程中,机床研制单位能利用该方法准确、快速、直观地评估机床精度和性能。

小波的发展及其在机械设备故障诊断中的应用

小波分析的发展研究现状、基本原理及特点。小波分析在机械振动信号中降噪和滤波的应用以及在故障诊断系统中的应用现状,最后提出有待解决的问题和展望。

横梁移动式五轴龙门铣床摆动轴与位置相关的几何误差检测与辨识

横梁移动式五轴龙门铣床是一种高速铣削,适用于大型、重型工件的双摆头五轴机床,其摆动轴作为机床传动链的最末端,直接与刀具相连。因此,摆动轴与位置相关的几何误差的检测与辨识对提高大型五轴机床的加工精度具有非常重要的意义。以XKAS2525×60型五轴龙门铣床为研究对象,利用多体系统运动学理论建立机床摆动轴(B轴)运动学模型,并基于球杆仪建立机床摆动轴几何误差辨识模型。最后,通过实验检测和辨识出了B轴6项与位置相关的几何误差,并对实验结果进行回归分析和对比分析,结果表明:所提出的机床摆动轴几何误差检测与辨识方法是可靠有效的,检测与辨识结果是正确的。

随机共振及其应用于弱信号检测的研究

介绍随机共振的概念以及随机共振的发展历程,并描述其基本原理。针对实际应用中的大参数情况,介绍非经典的随机共振理论及实验台数据分析效果,对现有的随机共振在故障诊断中的实际应用进行总结。

旋转机械故障诊断与状态监测发展综述

故障诊断与状态监测和制造业发展已经越来越紧密地结合在一起。对故障诊断与状态监测的发展现状以及方向做出论述和展望。

小波分析在旋转机械故障诊断中的应用现状及展望

小波分析在旋转机械故障诊断领域已有广泛应用。介绍了小波分析的发展及研究现状,阐明了小波分析的基本理论及其特点,详细讨论了小波在旋转机械振动信号去噪中的应用,最后提出一些有待解决的问题及展望。

绝热层结构等效有限元模型的研究及应用

为了简化绝热层的有限元计算模型,提出了等效换热系数的概念,将绝热层和热交换介质的传热过程简化成等效热交换,并由此给出了平壁和圆筒壁传热的等效换热系数计算公式。该方法不仅极大地简化了热力学中的有限元模型,而且顺利解决了一些由于模型过大导致的问题。仿真结果表明:该方法准确可信,将其应用于鼓风站管道的有限元计算中,取得了令人满意的结果。