基于遗传算法的超声电火花微小孔加工用柔性铰链的数值分析与优化

超声电火花(EDM)复合加工是一种加工微小深孔的先进方法,但是电极在高频振动中会产生扰动,即横向振动,增加所加工孔的圆度误差。基于此,设计了一种双直圆柔性铰链结构,在提升轴向振动幅值的同时,有效抑制了横向振动的幅值,进而提升加工精度。首先,建立了柔性铰链的受力模型,并确定了影响其工作效果的主要参数。然后通过遗传算法对其结构进行优化,确定最佳的柔性铰链结构参数。最后,利用有限元分析对柔性铰链与电极组成的系统进行模态分析,通过对比特征频率、横向振动幅值与轴向振动幅值,验证了经过遗传算法优化后的柔性铰链的固有频率更接近工作频率,并且具有最佳的提高轴向振动、抑制横向振动的作用。     

深切口椭圆柔性铰链疲劳寿命预测方法与模型

针对深切口椭圆柔性铰链疲劳失效难以准确预测的难题,提出了一种应力-寿命模型的方法。该方法首先采用有限元对柔性铰链进行结构与受力分析,发现缺口薄弱处的应力最大处易发生失效,并给出最大应力计算公式;然后建立应力-寿命模型,利用经验估算法获取柔性铰链材料的疲劳强度估计值;最后通过引入Marin方法来修正疲劳强度精度,进而获取寿命预测值。实例表明该方法可以为柔性铰链疲劳寿命预测提供一种新途径。     

微驱动电极进给机构的设计

根据微细电火花加工对伺服进给系统的要求,以蠕动式进给机构作为微驱动机构,以实现高精度高频响。详细分析了柔性铰链及压电陶瓷的原理和特点,指出压电陶瓷-柔性铰链机构在微进给中具有高响应频率、高精度和无间隙等优点。在此基础上,将压电陶瓷与整体式柔性铰链相结合,设计出一种能满足微细电火花加工要求的压电驱动蠕动式微进给机构。     

基于复合直梁型柔性铰链的导轨直线度测量研究

刚度是影响柔性铰链机械性能的重要参数指标,建立复合型柔性铰链拉伸刚度模型,在不同参数、不同尺寸条件下计算其解析解,通过ANSYS Workbench对其进行静力学仿真,分析各个结构参数对其刚度的影响,同时得出该种复合柔性铰链在同等尺寸及力的作用下比传统双边平行铰链有较大的输出位移。在解析解与仿真结果误差较小的情况下,设计出一种参数最优化的复合柔性铰链并搭建了测量平台,对滚珠丝杆驱动的导轨进行了直线度误差测量,将其结果和激光干涉仪测量结果对比,验证了基于该柔性铰链搭建的测量平台满足直线度的测量需求。     

柔性铰链放大机构的研制

本文研制了由单轴双圆弧柔性铰链单元构成的微位移放大机构，用于满足微装配系统中夹持微小零件的需要。在分析柔性铰链传动机理的基础上，设计加工出了三种机构，并通过实验验证了其良好的位移放大性能。     

新型直圆椭圆复合型多轴柔性铰链的柔度计算及其性能分析

多轴柔性铰链应用于空间柔性机构。提出一种新型多轴柔性铰链——直圆椭圆复合型多轴柔性铰链,以卡氏第二定理为理论基础,推导直圆椭圆复合型多轴柔性铰链的柔度计算式。采用所得计算式对一组实例进行柔度计算,同时对其进行有限元分析。通过对比分析,二者误差在14%以内,验证了计算式的正确性。借助于推导的计算式,分析直圆椭圆复合型多轴柔性铰链的结构参数对其柔度的影响。定义相对柔度比,得出直圆椭圆复合型多轴柔性铰链的转动能力、对载荷的敏感性均优于直圆型多轴柔性铰链。综上,直圆椭圆复合型多轴柔性铰链的提出,为柔性铰链在空间柔性机构的工程应用提供了新的思路。     

3自由度混合柔性铰链微定位平台的设计与分析

为了提高3自由度并联微定位平台的性能,研究了一种新型的混合柔性铰链微定位平台,它由正圆柔性铰链和直角柔性铰链组成。根据正圆柔性铰链和直角柔性铰链的不同特性,设计出了新型的混合柔性铰链微定位平台。先建立传统的3-RRR柔性铰链微定位平台和新型的混合柔性铰链微定位平台模型。再通过有限元分析软件,比较了新型混合柔性铰链微定位平台和传统的3-RRR柔性铰链微定位平台的柔度和灵敏性。结果表明,混合型柔性铰链微定位平台较传统的3-RRR柔性铰链微定位平台有更好的性能。     

基于正交试验的柔性微夹持器参数权重分析

针对柔性微夹持器中柔性铰链在工作中受到交变应力作用导致屈曲的问题,以圆形切口柔性铰链为例,对其施加载荷后进行受力分析,推导出临界力的计算公式。通过Ansys Workbench17.0对铰链进行有限元屈曲分析,取第一阶屈曲模态,与利用推导公式得到的临界力进行对比,误差为0.23%,验证了公式的准确性。引入正交试验设计,找出影响临界力的可控因子和噪声因子并对其进行正交试验设计。采用权重分析法,定量分析参数对临界力的影响程度。研究结果表明各个参数对临界力变化的作用所占的权重不一样,为铰链设计提供了理论基础。     

新型活塞异形销孔加工方法的研究

简述了采用活塞异形销孔的必要性及其结构特点。提出一种新型活塞异形销孔数控加工方法，该方法采用一个基于压电陶瓷驱动的柔性铰链放大机构来实现镗刀的径向微位移。进行了异形孔加工过程中刀具运动特性分析，给出了柔性铰链刚度参数的设计方法，并进行了有限元分析。结果表明该方法适于异形孔的精密加工。     

基于灰色关联度的深切口椭圆柔性铰链稳健性优化设计

针对深切口椭圆柔性铰链设计结构参数存在不稳定的问题,建立了深切口椭圆柔性铰链的柔度运动模型,基于该模型提出了一种基于灰色关联度的稳健设计新方法。该方法是通过描述深切口椭圆柔性铰链柔度的一个关联度序列,分析铰链的柔度线性关系,利用灰色关联度评估铰链的柔度的关联程度,然后根据方差分析表中的方差波动百分比对每个因子的进行排序,得到一个关联度最大的稳健性因子水平组合。结果表明该方法可以为柔性铰链在可靠性稳健设计方面提供一种新的解决途径。     

微小塑料铰链模内装配注射模设计

分析了采用模内装配技术注射成型微小塑料铰链的工艺特点及其所面临的难题,通过优化微小塑料铰链的结构,合理安排塑件的成型顺序以及塑件的浇口位置和分型面,提出了一种能够有效避免模具微细型芯在聚合物熔体高压作用下发生弯曲变形的成型方案。依据这一成型方案和实验室的设备条件,设计了一副能够在单料筒微注塑机上使用的模内装配技术注射成型微小塑料铰链的模具,不仅解决了微小塑料铰链的塑件之间难以产生运动间隙的问题,而且降低了对成型设备的要求。     

Gate location design in injection molding of an automobile junction box with integral hinges

Polymers such as polypropylene or polyethylene offer a unique feature of producing an integral or living hinge for automobiles, which can flex over a million times without causing a failure. However, due to increased fluidity resistance at hinges during molding, several defects such as short shot or premature failure can occur with the improper selection of gate locations. In this paper, a design guideline was induced by investigating resin flow patterns depending on several gate positions obtained by numerical analyses of a simple strip with a hinge. The analyses of the simple strip part showed that the resin at the hinge did not flow until the other side of the strip was filled. Once the resin at the hinge did not flow for a long time enough to be solidified, defects such as short shots or hesitation marks formed. For a practical application of the design guideline determined, four gate systems for an automobile junction box were designed. It was found that the properly determined gate location leads to better resin flow and shorter hesitation time. Finally, injection molding tryouts using a mold that was designed by one of the proposed gate systems were conducted. The experiments showed that hinges without defects could be produced by using the designed gate location to assure the induced design guideline to be reasonable.     

铰链盖注射模设计

介绍了冰箱铰链盖塑件的成型工艺特点及注射模结构。通过一模多腔排样分布及多重斜顶机构设计实现了卡钩等塑件上的侧成型特征。     

一种基于柔性铰链微旋转平台设计与仿真

针对微/纳精密操作定位精度需求,采用压电驱动方法,设计一种基于柔性铰链的新型微旋转平台。设计一个直角柔性铰链一级放大机构对机构的输入位移进行放大;并对放大倍数和旋转角度进行了理论分析;比较该微旋转定位平台输出位移理论值和ANSYS有限元仿真值,理论值和仿真值基本吻合;对微旋转定位平台的柔性铰链应力变形进行了验证,在满足其输出位移情况下,材料的力学性能符合设计要求。     

电视机前壳气体辅助注射模设计

分析了电视机前壳塑件的成型工艺,阐述了电视机前壳注射模结构设计要点与工作过程,通过采用气体辅助注射成型工艺,解决和消除产品表面缩痕问题,提高模具的使用寿命和缩短产品生产成型周期,提高生产效率。     

带合页护套的注射模设计与制造

通过对汽车接插件中一款带合页插头护套的分析,阐述了薄壁合页浇注系统的设计思路,特别是副分浇道的设计方法,模具的结构和关键部件的加工工艺、材料选用及注射成型工艺参数的确定等。     

塑件“特殊技术要求”与注射模结构设计分析

塑件的＂特殊（变形或错位）技术要求＂,是塑件的＂四要素＂之一。它也是影响和决定注射模结构设计的因素,并且是不可回避的因素。在对塑件有＂特殊（变形或错位）技术要求＂的情况下,若不考虑＂特殊（变形或错位）技术要求＂对注射模结构的影响,必将是导致注射模结构设计的失败。特别是对薄壁型塑件和窄薄长型塑件,又有＂特殊（变形或错位）技术要求＂时,常常不会引起人们的重视,这也是造成薄壁型塑件和窄薄长型塑件的注射模设计会时常产生失误的重要原因。     

一种大斜度顶出注塑模具设计

塑料链条的用途越来越广，但在其成型过程中存在不易脱模现象。通过分析链类注塑产品的特点，在分型面选择时采用了2个相互垂直交叉的分型面，并与水平面成45°的设计。提出了模具结构采用强制脱模的脱模方式，通过采用大斜度顶出机构来顶出塑件的模具结构，实现了塑件的强制脱模。提高了模具寿命，并能够实现自动化生产，降低生产成本。     

新型开关盖注射模设计

阐述了新型开关盖注射模的设计步骤,主要包括塑件工艺性分析、成型方案的确定、注塑机的选择与校核、模具的总体结构设计、成型尺寸的计算等方面。     

塑料电器壳体注射成型分析及模具设计

以塑料电器壳体为例论述了基于RPM技术、Moldex3D模流分析CAE的塑料注射成型模具设计方法。