众包设计平台工作者关系网络构建与分析

众包利用广泛的社会化设计资源解决企业创新难题,实现企业创新研发模式的升级。为研究众包设计平台工作者之间的关系及形成原因,总结了两类众包设计平台,并基于复杂网络构建两类众包设计平台工作者关系网络,从网络的度分布、平均路径长度、网络直径、集群系数、模块度和社区数量等复杂网络指标探究了网络特性,研究了两类平台不同的网络特征并探究工作者关系网络形成机理。以国内外2个典型众包设计平台为例,验证了所提方法的有效性和适用性。

基于摩擦磨损实验的双盘直槽研磨方法的研具选材研究

双盘直槽(double-disc and linear-groove,DDLG)研磨方法是以1个平端面研磨盘和1个具有多条直沟槽的研磨盘为对磨研具,对圆柱滚子的滚动面进行精密加工的新方法。在加工过程中,圆柱滚子沿直沟槽连续供料,在2个研磨盘的摩擦力矩驱动下连续自转。研磨盘材料的选择是搭建双盘直槽研磨设备的基础。为了确定适用于双盘直槽研磨方法的研磨盘材料组合,基于摩擦磨损实验展开相关研究。首先,基于摩擦原理,分析了圆柱滚子的运动状态和研磨盘材料的摩擦特性对研磨效果的影响,并确定了研磨盘材料摩擦系数的筛选条件。然后,通过销-盘摩擦磨损实验测试了铸铁、45钢、黄铜、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)、有机玻璃(polymethyl methacrylate,PMMA)、125%铸铁基固结磨料和125%树脂基固结磨料等多种备选材料在研磨条件下的摩擦系数、耐磨性和排屑性能。最后,搭建了双盘直槽研磨试验台,通过观察圆柱滚子的自转情况来验证基于摩擦磨损实验的研具选材方法的合理性。通过摩擦磨损实验测得,铸铁和45钢的滑动摩擦系数大,磨削效率高,但耐磨性差,适合用作大去除量场合的上研磨盘材料;有机玻璃的滑动摩擦系数大,耐磨性好,磨削效率高,适合用作小去除量场合的上研磨盘材料;聚四氟乙烯的滑动摩擦系数小,耐磨性好,可用作下研磨盘直沟槽材料;固结磨料的滑动摩擦系数变化大且易堵塞,不适合用作研磨盘材料。研究结果可为双盘直槽研磨设备的设计提供可行的研具选材依据。

球轴承外圈沟道ELID成形磨削工艺参数优化

为了优化球轴承外圈沟道ELID(Electrolytic In-process Dressing)成形磨削工艺参数,通过多因素正交试验研究了ELID成形磨削过程中磨削参数和电解参数对砂轮磨损和工件表面粗糙度的影响规律,综合砂轮径向磨损量和工件表面粗糙度两个指标对磨削试验进行了综合评估。结果表明,磨削参数中的径向进给速度对砂轮径向磨损量的影响最大,砂轮转速对工件表面粗糙度影响最大;电解参数中的占空比对砂轮径向磨损量的影响较大,电解电压对工件表面粗糙度影响较大;砂轮转速为18000 r/min,工件转速为100 r/min,径向进给速度为1μm/min,占空比为50%,电解电压为90 V(6.7Ω)时,综合效果最优。

Numerical simulation of residual stress field in green power metallurgy compacts by modified Drucker-Prager Cap model

基于修正的Drucker-Prager Cap模型建立弹塑性本构模型,采用三维有限元模型对粉末压制过程及压制脱模后压坯的残余应力进行仿真分析。利用几个典型的力学性能测试实验确定粉末Distaloy AE的模型参数。模型通过用户子程序USDFLD实现,对粉末Distaloy AE的模压过程及脱模后压坯(d20 mm×5 mm)的残余应力进行预测分析。有限元分析结果与模压实验和X衍射实验结果基本吻合,验证了模型的有效性。结果表明,压坯的侧表面存在一层显著的残余压应力,而压坯上表面和下表面的残余应力值则很小。

非完美维修情境下的预防性维修多目标决策模型

针对复杂装备预防性维修决策中设备寿命和成本估计不足的问题,研究了非完美维修情境下复杂装备的预防性维修决策优化方法.基于虚拟寿命理论建立了维修效率与设备寿命之间的关系,提出了3种检测及维修的周期计算方法;将故障导致的质量波动及可变维修成本纳入考量,建立了更精确的成本估算模型;以设备可用度最高和总成本率最低为目标,建立了预防性维修的多目标决策模型.同时,以某型加工中心为例,结合其生产与维修历史记录,通过实例数值对比分析了静态、动态及失效极限3种维护周期计算方法及其适用性,以及不同维修水平下总成本率与设备可用度的差异,并分析了质量成本对最优策略的影响,从而验证了所建模型的可靠性和新颖性.

基于双盘直槽研磨的圆柱滚子自转运动研究

为了解决双盘直槽研磨方法实施过程中的关键技术问题,针对圆柱滚子在研磨状态下的自转运动展开相关研究。首先,对圆柱滚子在研磨状态下的自转运动进行理论分析,得到了其稳定自转的条件。然后,基于ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical systems,机械系统动力学自动分析)软件建立了圆柱滚子自转运动的动力学仿真模型,并以圆柱滚子与上、下研磨盘间的摩擦系数,下研磨盘V形槽半角,单个圆柱滚子所受研磨载荷及上、下研磨盘相对运动线速度为主要影响因素,以圆柱滚子的相对滑动率为评价指标,进行了计及因素间交互作用的正交试验。通过响应均值分析与方差分析,得到了可实现圆柱滚子稳定且连续自转的最优参数组合。最后,在自主设计的圆柱滚子自转运动试验平台上对最优参数组合的正确性进行了验证试验。试验结果表明,最优参数组合下圆柱滚子自转时的平均相对滑动率仅为0.30%,能够实现稳定且连续的自转,这充分证明了通过理论分析与正交试验得到的最优参数组合的正确性。研究结果证实了基于双盘直槽研磨的圆柱滚子自转运动的合理可行域,其对双盘直槽研磨方法的工程实践具有指导意义,为提高圆柱滚子批直径尺寸一致性奠定了基础。

双盘直槽研磨圆柱滚子稳定自转条件分析与试验

为解决双盘直槽研磨方法中圆柱滚子稳定自转问题,对研磨状态下的圆柱滚子的自转运动进行理论分析,计算获得滚子实现稳定自转运动的条件。设计了一种电磁研磨盘,引入电磁力以增大驱动滚子自转的摩擦力矩,改善滚子的自转条件。对电磁研磨盘的磁路进行参数化设计和电磁仿真优化,并制作出电磁研磨盘实物,仿真分析和试验结果都表明所设计的电磁研磨盘能够对圆柱滚子提供足够大且分布均匀的电磁吸力。在自制的试验台架上对φ12mm×18mm圆柱滚子进行研磨试验,验证了自转条件的正确性。经过60min研磨,圆柱滚子的圆度误差由2.55μm减小到0.63μm,形状精度得到显著提升。

晶粒对多晶材料超精密切削影响的研究进展

多晶材料是一类广泛应用于超精密切削加工的工件材料。在超精密切削中,每转进给量、切削深度等工艺参数与多晶材料的平均晶粒尺寸接近,而不同晶粒之间的力学性能存在显著差异,因此晶粒对超精密切削加工过程有重要影响,甚至成为影响多晶材料超精密切削表面加工质量的关键因素。围绕该问题,针对多晶材料超精密切削加工中晶粒的影响进行综述。首先评述了晶粒对表面粗糙度影响的研究进展,重点介绍了晶界台阶现象及其影响因素;其次评述了晶粒对切削力影响的研究进展,分析了几种考虑晶粒影响的切削力模型;最后总结了超精密切削中控制晶粒影响的方法,并简要分析了相关领域的发展趋势。上述研究进展对提高多晶材料超精密切削的加工质量具有参考意义。

基于多波长散射光特性的铝合金超精密车削表面粗糙度测量方法研究

针对超精密车削表面,提出一种基于多波长散射光特性的表面粗糙度测量方法,以铝合金为例对该方法进行验证。首先建立超精密车削表面形貌—散射光模型并开展验证实验,定量实验结果证明建立的散射光模型平均误差仅为1%。基于散射光模型研究刀痕纹理方向、刀痕宽度(每转进给量)和刀痕高度(表面粗糙度峰谷值)对镜像光反射率的影响,研究结果证明表面粗糙度是影响镜像光反射率的关键因素。在此基础上进一步建立300~700 nm波长范围内镜像光反射率平均值和表面粗糙度之间的定量关系,基于超精密车削表面的测量结果对该定量关系进行验证。所提出新方法获得的粗糙度测量结果与原子力显微镜测量结果吻合,最大相对误差仅为7.5%。

基于运动学及力热分析的CFRP超声振动辅助螺旋铣孔质量影响机制

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced polymer/plastic,CFRP)因其较高的比强度、耐腐蚀性、耐疲劳性等优异性能,被广泛应用于航空航天领域,但作为各向异性的难加工材料,制孔过程易产生损伤。针对CFRP超声振动辅助螺旋铣孔质量为研究内容,首先建立了轴向超声辅助螺旋铣孔的运动学方程,对与孔壁接触的侧刃的切削轨迹、速度、超声辅助螺旋铣孔过程侧刃的有效前角进行了求解。分析了有无超声振动条件下CFRP孔表面的纤维断裂及材料去除机理,在切削角度为0~45°范围内,螺旋铣纤维主要承受拉伸应力,而超声辅助螺旋铣条件下纤维承受变向剪切作用,纤维易断裂且与基体脱粘现象显著降低。此外,研究了工艺参数(轴转速、螺距、切向每齿进给量)对CFRP超声振动辅助螺旋铣孔切削力和切削温度的影响规律。结合切削力、热、切削刃与刀具的相对位移、运动速度及有效前角的变化,分析了工艺参数对毛刺、分层损伤及出入口孔径的影响机制。研究表明由于超声振动的存在,工艺参数影响刀具与工件的接触及分离属性、刀具的有效前角,从而影响切削过程中的力、热的变化,进而影响制孔质量。

圆锥滚子双盘研磨工作面求解与形面分析

根据共轭曲面原理对圆锥滚子双盘研磨加工中研磨盘工作面进行理论求解,运用包络法求解螺旋槽工作面的理论形面方程并分析其形面特征。基于研磨盘对圆锥滚子姿态控制和成形加工的工作要求,分析了上研磨盘、下研磨盘和圆锥滚子三者的空间位置和相对运动关系。采用包络法求解上研磨盘工作形面,建立上研磨盘工作面的理论形面方程。通过数值计算分析螺旋槽工作面的形面特征及螺旋槽与圆锥滚子的接触特征,结果表明,螺旋槽工作面一和工作面二的轴截面廓形都是相对于基准直线的内凹曲线,其中工作面一的轴截面廓形内凹量最大值约为0.012μm,可简化为直线;螺旋槽工作面是一个轴截面廓形不断变化的复杂螺旋曲面;圆锥滚子与螺旋槽工作面为线接触,接触线为不在圆锥滚子轴截面内的空间复杂曲线,其位置与运动参数β有关。给出了螺旋槽工作面形面参数的精确计算方法并分析了螺旋槽工作面轴截面廓形的变化情况。

超精密车削表面衍射效应的研究进展

超精密车削技术广泛应用于航空航天、清洁能源、光学精密器件制造等关键领域。超精密车削镜面应用于可见光波段时会出现衍射效应,导致镜面光学性能降低。为研究超精密车削表面衍射效应的来源以及相应的抑制和消除技术,学者们开展了大量研究工作,总结和归纳了相关研究工作的进展。首先分析了超精密车削表面衍射效应的来源及相应的理论模型,其次总结了抑制和消除超精密车削表面衍射效应的技术,分析了不同技术方法的特点,最后介绍了衍射效应在超精密加工领域的其他应用。