三轴再制造机床空间几何误差建模与辨识研究

运用多体系统运动学理论建立了三轴再制造机床的空间几何误差模型.根据通用的机床精度检测原理,将再制造零部件的检测精度分离到基本几何误差上,实现了线位移误差、角位移误差、垂直度误差等基本几何误差的辨识.仿真试验结果表明该误差模型和误差辨识方法有效可行.     

不确定度评定法预测再制造机床定位精度及其工程应用

根据不确定度B类评定的知识,提出一种简单、实用的方法,预测再制造机床定位精度。并以单轴伺服进给机械系统为研究对象,给出了预测模型的计算公式。以此为基础开发了定位精度的预测软件,该软件可方便地得到计算结果并直观地显示各因素对定位精度的影响程度。最后结合生产实例进行计算分析并与验收结果进行比较,表明该方法是可行的。     

基于自适应控制技术的铣削参数优化

采用BP神经网络算法应用于铣齿功率建模能较准确地预测铣齿功率大小,进而运用STATISTICA的正交设计优化试验数据对滚齿机进行再制造,通过在主轴箱加设传感器实现了机床振动稳定性的的在线监控,分析各个切削状态下主轴箱振动同铣削功率的关系,进行优化切削参数,实现了数控系统与在线监控技术的自适应闭环监控.完成了4m大型滚齿机向高速铣齿机床SKX-4000的智能化再制造.结果表明,采用的控制策略能适应强力铣削的工况变化,稳定地控制加工过程,达到保护机床、刀具和提高加工效率的目的.     

基于ABAQUS的数控成形铣齿铣床床身结构的动态优化设计

床身是数控机床的重要基础部件,其结构设计是否合理将直接影响整个机床的动态特性。文中运用ABAQUS对某型数控铣齿机床床身进行模态分析,对比分析了圆形和方形两种不同的出砂孔形状对床身固有频率的影响,同时对床身内部横向、纵向筋板厚度以及床身壁厚的变化对床身动态特性的影响进行了分析,并以此结果为依据,在避免数控机床发生共振的前提下,以减轻床身的重量为优化目标,对原有机床进行结构优化,最终使得床身重量减轻了1.68t,满足优化目标,也为后续机床结构设计提供参考依据。     

数控机床精度衰退的研究进展

精度衰退是影响高精度数控机床精度保持性的主要原因,国内外近年来进行了大量研究.文中阐述了数控机床精度衰退相关研究的进展和现状,重点评述了摩擦磨损、机械结构和运行状态对数控机床精度衰退的影响,并针对存在的主要问题提出了建议和发展方向.     

面向大型机床再制造的进给系统动态特性

大型机床进给系统的再制造必须考虑大型部件的空间分布特性对进给系统动态响应的影响。针对某大型铣齿机床,采用分布参数建模方法描述细长滚珠丝杠副的传递子系统,采用集中参数建模方法描述交流伺服驱动子系统和工作台驱动子系统,并通过转速关系将3个子系统耦合起来,形成进给系统的分布集中参数模型。通过理论模型仿真与试验结果比较,证明建立的分布集中参数模型符合物理系统的真实性,能够准确地描述大型机床进给系统的动态响应特性。在此基础上进一步讨论不同分布特性影响下,分布集中参数模型和单纯集中参数模型动态响应的变化,结果表明,两种模型的动态响应差异会随着系统惯量的变化而改变,这为大型机床进给系统的设计、控制提供了参考依据。     

再制造机床可修复零部件精度分配研究

研究可修复零部件精度参数的分配是关系到再制造机床性能和再制造成本的重要问题。本文提出了用BP+GA的混合算法优化分配可修复零部件精度参数的方法。首先利用BP神经网络建立零部件精度参数与再制造机床空间几何误差之间的正向映射模型,然后用正交设计法得到训练样本数据并训练网络,最后再用BP+GA的混合算法逆向确定零部件的精度参数。仿真结果表明了混合算法是解决复杂精度分配问题的一种理想方法,优化结果可用于指导零部件精度的修复。     

水中高速运动体内置测速涡轮装置空化特性研究

水中运动体高速下会发生空化而改变流场结构,研究测速涡轮装置空化特性对提升运动体自主环境感知能力具有重要意义。该文基于内置测速涡轮的防空化结构设计,针对水流速度为10 m/s下的不同空化数、有无偏角情况,利用空化水洞实验和数值仿真模拟对测速涡轮装置的空化情况、涡轮转动情况和涡轮装置的空化特性进行了研究。结果表明:与无涡轮装置样机相比,空化区域发生了明显变化,云状空化团脱落明显加快,云状脱落范围更小。同时,该涡轮装置具有隔离外部空化的能力,在外界空化数高于临界空化数(σ_Cr=0.4)的情况下,能够保证涡轮装置位于线性测量范围。     

基于兰姆波在非压电基板驱动油滴运动的实验

研究了压电陶瓷激发的兰姆波在钢板上对油滴运动的影响,通过分析油滴在钢板表面的运动方程得到影响驱动油滴运动位移的3个变量,从激发电压、油滴体积、基板倾角3种不同的条件研究兰姆波对油滴的推动效果。实验表明,当激发电压和油滴体积一定时,兰姆波驱动油滴的运动位移随着基板倾角的增加而增大,且这一特征在油滴为10μL时最明显;当基板倾角和油滴体积一定时,油滴运动位移随激发电压的增加而增加,在斜面上油滴位移大于平面油滴位移;当基板倾角和激发电压一定时,油滴体积越大,其所受兰姆波的驱动力越大,运动位移就越大,30μL的油滴所受驱动影响更明显,运动位移大于10μL和20μL油滴。     

大型数控转台机电特性分析

大型化的发展增加数控转台机电特性研究的难度。针对某大型数控转台,综合考虑结构动力学、运动学和伺服控制系统的交互作用,详细建立其机电系统模型,并进行转台转速响应特性分析。为进一步辨识机械传动链各部件柔性对转台振动性能的影响,进行了传动链部件的模态灵敏度分析。理论分析与试验结果表明,大型数控转台机械传动链的柔性迟滞了转台的转速响应,是影响和限制数控转台性能的主要因素;库仑摩擦有利于迅速衰减数控转台转速响应的振动,但库仑摩擦太大会消耗系统的能量,合理调整库仑摩擦的大小,有利于提升转台的整体性能;电动机轴的转动惯量和蜗杆轴的扭转刚度对大型数控转台的振动性能影响最大。