There is a strong nonlinear relationship（contouring error and roundness） between dimensional accuracy and process parameters for roller grinding, and it is difficult to fit the dimensional accuracy by traditional linear regression.To solve above problems, this paper proposes a dimensional accuracy prediction method for roller grinding based on the improved Elman neural network.In the training process of Elman neural network, Sine chaotic mapping is used to make the population distribution more uniform, and the optimal parameters of Elman neural network are obtained by using sparrow search algorithm.The validation results show that the prediction error of dimensional accuracy is less than 10% and the accuracy is higher than 85%,which meets the practical application requirements and proves the effectiveness of the proposed method.
介绍了一种坐标测量机四轴联动扫描测量方法,相比于传统坐标测量方法,该方法可通过转台的辅助作用减少测针的角度变化和移动距离,优化测量过程,缩短测量时间.研究了面向叶盘扫描的测针位姿规划技术,基于可达锥和包围盒原理提出了无干涉测针位姿规划算法,并在CATIA环境下开发了相应功能,实现了测针位姿的自动规划,在降低人工规划难度的同时,提高了测量规划的效率.
为研究Ti2AlNb金属化合物加工过程中切削力的大小,设计正交切削试验,利用ABAQUS软件进行二维模型切削加工仿真,分析切削参数对切削力的影响规律及影响程度,在此基础上采用麻雀寻优算法(SSA)优化最小二乘支持向量机(LSSVM)并建立切削力预测模型.研究发现,切削力与切削速度、切削深度呈正相关,与刀具前角呈负相关;对比BP模型与LSSVM模型,SSA-LSSVM预测模型更优,切削力最大残差值分别降低了 78.7％,77.9％,残差平均值分别降低了78.9％,65.1％.该研究为Ti2AlNb基合金加工性能的研究和切削力预测建模提供了新思路.
高速钢刀具韧性好,不易折断和崩刃,对高速钢刀具进行PVD涂层可大幅提高其切削寿命.采用TiN、AlCrN、TiN+AlCrN三种PVD涂层高速钢钻头在相同钻削条件下进行对比分析,研究表明,相对于单一涂层,TiN+AlCrN复合涂层钻头的寿命更高,在部分工况下可以代替硬质合金钻头.
线激光条纹中心提取是实现线激光相机三维扫描的关键,根据激光三角测量法研制了线激光相机,基于传统Steger法对其进行优化并提出一种适用于提取线激光相机光条中心的方法.对图像进行预处理,结合Can-ny算子找出光条边缘,求取光条边缘极值并计算确定ROI区域,利用高斯滤波处理提取后的图像,利用Hessian矩阵求取光条中心法线方向,在法线方向进行二阶泰勒展开确定光条中心点,最后对中心点连接并平滑处理,实现中心线精确提取.实验表明,采用本方法能够准确找到不同背景与光源环境下的光条中心,不同条件下的光条中心均方根误差平均值小于0.4,并能够准确扫描出零件三维点云.
针对现有机器人钻削叠层构件时存在颤振显著、钻削力大等问题,采用超声加工与机器人加工相结合的技术,实现CFRP/铝合金叠层的高效低损伤加工方法.开展了机器人旋转超声钻削(RRUD)、机器人钻削(RD)和机床钻削(MD)叠层构件钻削力对比实验.实验结果表明,与机床钻削相比,机器人钻削的钻削力显著恶化,钻削CFRP和铝合金时最大增幅分别达到28.19％和61.73％.旋转超声振动的引入有效抑制了钻削力的增大,当主轴转速为5000r/min时,机器人旋转超声钻削力接近机床钻削.
低温微量润滑(CMQL)作为节能环保的绿色加工技术,在航空航天等高端制造业中逐渐有替代传统切削液的趋势.针对航空制造业中常用的铝合金、钛合金和钢三种材料设计正交试验,并验证设定温度、微量润滑油量、进给速度对切削温度的影响.试验数据分析表明,应用CMQL技术可有效降低切削温度;在铝合金与钢的铣削中设定温度对切削温度的影响最大;在钛合金铣削中,微量润滑油量对切削温度的影响最大.
为了提高45钢的减摩和润滑性能,选择石墨和YG8硬质合金棒作为电极材料,利用电火花沉积在45钢基体表面制备底层硬质合金间隔分布的自润滑涂层,使用扫描电子显微镜、Image J软件以及EDS对涂层形貌、组成成分进行观察和研究,利用HSR-2M型摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,分析了相同条件下自润滑涂层、基体和石墨涂层的摩擦磨损性能以及不同条件下自润滑涂层的摩擦磨损性能.厚度75μm、表面粗糙度1.679μm的自润滑涂层均匀、致密,摩擦系数和磨损量相较于基体和石墨涂层明显下降.在载荷为40N和往复摩擦频率为400t/min时,自润滑涂层的摩擦系数最小分别为0.213和0.225.研究结果表明,涂层的耐磨性和润滑性能受底层硬质合金、往复摩擦频率以及载荷的影响,原因是底层硬质合金层不仅能为顶层石墨涂层提供支撑,同时还能与石墨结合生成新的润滑膜,提高自润滑涂层的耐磨性和润滑性.
基于响应面法对H13模具钢电弧增材工艺参数进行优化,运用Box-Behnken设计原理和二次回归试验建立工艺参数(焊接电流、焊接速度和送丝速度)与成形尺寸(余高系数和成形系数)的数学模型.结果表明,模型拟合度良好,各参数变量之间存在交互作用,对成形尺寸的影响大小依次为送丝速度＞焊接电流＞焊接速度,送丝速度与余高系数(r=-0.84)和成形系数(r=0.68)呈现显著相关性.焊接电流202A、焊接速度2.5mm/s及送丝速度125cm/min为最佳工艺参数,此时沉积成形焊缝的余高系数和成形系数分别为6.14和7.86,与模型预测值的偏差仅为2.3％和1.8％.
通过ABAQUS有限元软件分别对梯形、直线圆弧型和梯形双槽结构断屑槽刀具切削Ti6Al4V钛合金材料进行三维切削仿真,并分析其切削力的波动,得到断屑槽槽型在控制切屑卷曲过程中对刀具在主运动方向、进给方向和切削深度方向振动的影响.经过仿真发现,梯形、直线圆弧型和梯形双槽结构断屑槽在控制切屑卷曲的过程中对刀具振动的影响各不相同.三种槽型结构中,梯形断屑槽刀具的振动最弱,直线圆弧型断屑槽刀具的振动最强.
为了实现齿轮端面高度的高精度非接触式测量,提出基于双目立体视觉的齿轮端面高度测量方法.创新性地使用可滑动固定基线距离的单目CCD相机代替传统的双目相机获取齿轮双目图像.在获取双目图像后,通过双目相机标定实现齿轮图像立体矫正.基于改进的SGBM算法对矫正后的双目图像进行立体匹配,获取视差图和相机坐标系下平面三维坐标点,对上下平面的三维坐标点进行最小二乘拟合,从而获取上下平面的深度信息,上下平面深度相减即可实现齿轮端面高度的测量.使用直齿轮进行了视觉测量实验,实验结果表明,提出的测量系统及方法具有较高的精度和稳定性.
过渡金属硫化物涂层的耐磨性能与其微观结构、力学性能有关,而其结构与溅射能量有关.高能脉冲磁控溅射(HiPIMS)具有离化率高和沉积能量高的特性,其沉积能量受控于靶电流.采用HiPIMS技术,通过改变Ti靶电流制备了 WS2-Ti涂层,并利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和纳米压痕仪表征涂层的微观组织结构和力学性能.分析结果表明,采用HiPIMS制备WS2-Ti涂层可以有效细化晶粒并抑制其柱状生长,所制备的涂层结构致密且以非晶态为主;随着靶电流的增加,可进一步细化WS2-Ti涂层晶粒,提高其致密度;涂层硬度随靶电流的增大呈先上升再下降的趋势,而其约化弹性模量先下降再上升;相应塑性因子H/Er和H3/Er2先变大后变小,在靶电流为50A时达到最高.
为减少薄壁零件的加工变形,实现对铝合金薄壁零件铣削力的精准预测,通过响应曲面法设计相关试验获得铣削力试验数据.针对传统BP神经网络预测精度不高的弊端,将天牛须寻优算法(BAS)与BP神经网络结合,优化BP神经网络初始权值和阈值,建立BAS-BP神经网络预测模型.结果表明,改进后的神经网络预测模型具有更高的预测精度,对铝合金零件加工中铣削力的预测有较为理想的效果.
为有效解决钼钛锆合金(又称TZM钼合金)高效高质量加工问题,采用YG8、YT30和赛隆三种刀具进行干切削试验,并对优选刀具进行刀具磨损和失效机理研究.试验结果表明:在相同试验条件下,YG8比其它两种刀具寿命更高;YG8在切削过程中,切削速度v≤150m/min,进给量/≤0.1mm/r,背吃刀量ap在0.5～0.8mm范围内;YG8刀具的磨损机理主要是黏结磨损、扩散磨损和氧化磨损,且前刀面的氧化磨损和扩散磨损比后刀面严重,失效形式主要是后刀面的正常磨损.
为了研究低密度填充蜂窝结构复合材料加工特性,总结铣削典型形貌特征,提出合理的损伤评价方法并确定优选刀具.通过损伤机理分析,结合低密度填充蜂窝结构复合材料铣削试验,分析加工形貌及其对加工质量影响特性,以蜂窝壁宽度Ws作为指标对不同刀具铣削加工质量进行评价.结果表明,低密度填充蜂窝结构复合材料铣削加工表面损伤特征包括蜂窝壁变宽、填充材料凹坑、蜂窝壁分层以及蜂窝壁毛刺;蜂窝壁变宽是加工表面普遍存在损伤现象,且双层蜂窝壁变宽程度尤为剧烈,对表面质量有重要影响.以蜂窝壁宽度Ws作为损伤评价特征能准确反映加工表面质量,其中PCD铣刀加工表面的蜂窝壁宽度增幅最小,为6.7％,加工表面整洁;玉米铣刀和涂层四刃铣刀加工表面质量较好,纤维残余较少,毛刺和撕裂较小;金刚石磨头加工表面质量差,表面粗糙,容易形成堆积切屑,蜂窝壁宽度增幅最大,为25.6％.因此,PCD铣刀为低密度填充蜂窝结构复合材料最佳刀具.
结合TC21钛合金转轴梁零件的加工技术需求,综合分析其加工特性、转轴梁典型特征的加工特点及生产现状,提出基于立卧转换实现转轴梁翼盒段的高效铣削加工工艺方案、装夹方式及高效加工策略,同时设计转轴梁类零件在立卧转换机床上的定位夹具,并对快进给铣刀的高效粗加工技术、闭角深槽腔五轴联动高效铣削技术以及自由曲面超弦精加工高效铣削技术进行系统研究.在此基础上实现转轴梁类零件在立卧转换机床上的高效加工及工程化应用,提高了零件加工效率和产品质量,降低了钳工操作者的劳动强度.
为了研究磁弹磨粒在双磁盘磁力钝化中对硬质合金刀具刃口形貌的影响,基于双磁盘磁力钝化设备,采用不同质量、不同粒径的磁弹磨粒和不同刀具转速进行钝化实验,针对在实验中所获得的刀具刃口参数,利用MATLAB软件建立数学模型对刀具刃口形貌进行仿真.实验表明,在磁弹磨粒填充量为20g、磁弹磨粒粒径为20目、刀具转速为40r/min时,对刀具刃口前刀面的钝化效果最好;磁弹磨粒填充量为20g、磁弹磨粒粒径为40目、刀具转速为40r/min时,对刀具刃口后刀面的钝化效果最好.
为研究磨削油对硬质合金刀具高质量磨削的影响,通过对两种不同磨削油的清洗性、渗透性及冷却性等基本性能进行测试,分析磨削硬质合金刀具时对机床负载、砂轮工作表面、硬质合金刀具磨削表面质量以及磨削温度的影响规律.试验结果表明:砂轮表面形貌变化、砂轮磨耗磨损和机床负载主要受磨削油清洗性能的影响,磨削油的清洗性能越好,WC在砂轮工作表面黏附越少,砂轮表面形貌变化、砂轮磨耗磨损和机床负载越小;硬质合金刀具圆周刃崩边大小及前刀面粗糙度主要受磨削油渗透性能的影响,其渗透性能越好,磨削区越易形成油膜,圆周刃崩边大小及前刀面粗糙度值越小;磨削区温度主要受磨削油冷却性能的影响,其冷却性能越好,带走的磨削热越多,磨削区温度越低.
随着新型自动化车削设备的生产应用,连续切屑的缠绕堆积问题成为影响设备加工连续性的主要因素.本文概述了国内外针对车削加工断屑技术的研究进展,重点阐述了关于断屑槽、高压冷却方法和外加断屑结构的研究,并对每种方法的优点和局限性进行评价,根据车削加工技术发展特点,指出未来切屑折断技术的研究方向.
AF1410钢作为一种低合金超高强度钢被广泛应用于飞机起落架、军工兵器制造和船舶等结构件,是典型的航空难加工材料.通过对AF1410钢进行AdvantEdge仿真和扩孔正交试验,探究分析扩孔参数对轴向力、刀具寿命和材料去除率的影响.试验结果表明,轴向力随着主轴转速的增加而降低,随着进给速度的增加而增加;在仿真试验中,主轴转速对轴向力的影响大于进给速度,实际加工时由于冷却切削液降低了高温产生的热软化效应,使进给速度对轴向力的影响大于主轴转速;加工中刀具磨损严重,寿命短,为提高刀具寿命,可选择低进给速度、高主轴转速的参数组合;进给速度与材料去除率线性相关,在综合优先考虑轴向力与刀具寿命的情况下,进给速度40mm/min以及主轴转速800r/min为最佳工艺参数.在实际生产加工中,此项研究有利于提高AF1410钢的加工质量,降低生产成本.
