基于微波热裂法的陶瓷切割技术

针对传统陶瓷切割方法普遍存在的高污染、高噪声、低切割面质量等缺点,提出了一种基于微波热裂法的陶瓷切割方法。阐述了微波热裂法的切割原理, 开发了实验装置,该装置所形成的微波能束为有效加热区域直径约6 mm的圆形热源。通过实验研究了利用该热源切割四种陶瓷（玻璃、碳化硅板、氧化铝板和氧化锆板）的机理。研究结果表明：吸波陶瓷内部的微缺陷处有爆破点产生,这有利于降低陶瓷材料切割所需宏观温度（玻璃：85 ℃,碳化硅：230 ℃）;非吸波陶瓷表面涂覆的石墨层中有微放电痕迹产生,进而可获得偏移较小的切割轨迹;与激光热源相比,微波热源具有更广泛的适用性和更低成本的优点。     

基于模拟退火的BP神经网络激光切割质量控制模型

激光切割金属板材过程中,工艺条件和表面质量之间存在较为复杂的对应关系;提出基于BP神经网络的激光切割质量控制模型,建立工艺条件与切割面粗糙度之间的关系模型,试验测量点取距切割下边缘1.5mm处表面粗糙度Ra;提出利用模拟退火算法提高多层神经网络的拟合精度,改善网络的收敛性能;切割试验样本设计拟采用星点设计法,用于提高神经网络训练样本的信息量和可靠性;经过实际切割不锈钢板材,验证上述方法具有一定的可靠性和应用价值。     

激光切割模切板的参数研究

采用CO2激光切割模切板,研究激光功率、切割速度、焦点位置等参数和切割深度之间的相互关系,研究如伺确定最大切割速度和优化切割速度.试验结果表明,随着激光功率增加、切割速度减小和焦点位置下移,切割深度增加;给定材料厚度下的最大切割速度大于最佳切割速度.通过对切缝形状的观察发现,两壁面对激光有壁面聚焦效应,多次反射有利于切割深度的增加,并给出判断存在多次反射的方法.     

高氮钢激光-电弧复合焊焊缝成形多元非线性回归模型

基于响应面法设计方法,进行Nd:YAG激光-熔化极活性气体保护焊(Metal active gas welding,MAG)复合焊高氮钢的平板堆焊试验,获得焊缝熔深、熔宽、余高数据,采用逐步回归法筛选出对焊缝形貌影响显著的因子,建立多元非线性数学回归模型,通过方差分析和回归分析得出该回归模型的R2分别如下:熔深H为0.932,熔宽W为0.915,余高A为0.910,PF值均小于0.001。模型分析结果表明激光功率、焊接电流、电弧电压和热源间距四个因素的主效应和交互作用对焊缝形貌有着很大的影响,其中对熔深影响最大的主效应是激光功率,交互效应是激光功率与电弧电压;对熔宽影响最大的主效应是焊接电流和电弧电压,交互效应是焊接电流与热源间距、电弧电压与热源间距和激光功率与电弧电压;对余高影响最大的主效应是焊接电流,交互效应是电弧电压与热源间距。试验验证结果表明模拟结果和试验结果相吻合。     

基于多种代理模型的光纤激光切割质量预测

为了提高光纤激光切割质量的预测精度,分别使用了多项式响应面法、克里金法和支持向量回归法三种代理模型方法,建立了激光功率、切割速率和辅助气体压力等加工参数与挂渣量之间的预测模型。使用拉丁超立方抽样法产生30组训练数据,利用正交试验法产生25组验证数据用以验证预测模型的精度。结果表明,利用克里金法和支持向量回归法建立的模型均成功地预测了挂渣质量,其中克里金法建立的模型预测精度最高,并利用该模型分析了激光切割加工参数对挂渣量的影响规律。     

基于正交试验钛合金激光切割工艺参数优化

激光切割质量受各种因素的影响,为了得到高质量的激光切割件,需要根据不同的切割板材进行优化。利用厚度1.5mm的TC1薄板作为研究对象,研究激光功率、切割速度、焦点位置和辅助气体压力主要因素对激光切割质量的影响,采用正交试验方法安排激光切割试验,使用L16(45)正交表,完成十六组激光切割试验。利用测量点轮廓精度的算术平均值作为结果进行分析,采用直观分析法,因素效应曲线图,方差分析对切割参数进行分析研究。结果表明:切割速度和辅助气体压力是主要因素,对切割质量和精度有较大影响,而激光功率对切割后试件的轮廓度影响较之上两个因素小,但是激光功率改变对切割件的表面质量影响显著。     

基于激光切割的液压支架结构件工艺优化

在简要介绍激光切割的原理和激光切割特点的基础上,分析了传统液压支架结构件经火焰、等离子切割机切割后无法有效保证切割面质量和切割尺寸精度从而对后续加工工序所造成的一系列影响。激光切割是利用高密度的能量汇聚到微小的空间通过激光束加热工件,使金属或非金属的工件温度迅速上升,在非常短的时间内达到材料的熔点和沸点,并且依靠辅助气体的动力学作用把熔化的熔渣从切口中吹出去,从而在材料上形成切口。经激光切割的板材零件,切割外形尺寸精度高,能有效满足图纸尺寸精度要求,且切割面质量好能够满足工艺平面度、直线度的要求。激光切割后的板材零件,热变形量小、垂直度高,外形和内孔均有良好的切割质量。结合激光切割割优势和传统切割下料质量差对后续加工工序的影响,有效优化了35%左右的机械矫正和机械加工工序,降低了液压支架结构件零件、组件的加工成本,符合节能、高效的制造业生产模式,是目前最可靠、最有效的切割下料方案。同时激光切割也向着智能化、产线化的方向发展,实现了物流自动化、切割自动化、套料程序下发自动化的智能生产切割模式,完成了液压支架结构件的全自动智能切割工作。     

大尺寸薄垫片的激光切割技术

介绍了激光切割原理和切割参数确定原则，提出了大尺寸薄垫片的激光切割工艺，用激光切割技术替代传统机械加工方法完成了较大尺寸薄垫片的加工。结果表明，在工艺参数选择适当的情况下，激光切割大尺寸薄垫片切割面质量优良，尺寸精度完全控制在误差允许的范围之内，且生产效率极高。在批量不大的情况下，激光切割薄板型零件具有较大优势。     

等离子弧切割：第六讲 等离子弧切割法的选用

上面几讲分别介绍了一些常用等离子弧切割法的主要工艺特性。在实际生产中如何选用合适的切割方法呢?一般来说,切割方法的选择要综合考虑下列因素: (1)工件的材质、厚度及切割零件的形状。 (2)追求切割面质量还是切割速度。 (3)切割成本(包括设备投资和操作费用)。 (4)操作环境卫生要求。     

基于激光三角法和嵌入式的微位移实时检测系统

基于激光三角法和嵌入式的微位移实时检测技术,采用激光三角法测距和灰度重心法提取激光条纹中心的原理,使线结构光、透镜、CCD位置信息满足Scheimpflug共轭清晰成像条件。通过图像处理获取像面坐标系位移信息,得到待测物体物面坐标系的位移,利用灰度重心法实时提取结构光条纹中心的特点,结合嵌入式系统尺寸小、稳定、便携的特性,实现对待测物体进行实时、非接触和微位移测量。     

一种塑制汽车离合器泵的旋转摩擦焊接工艺参数的设计方法

针对一种塑制汽车离合器总泵的上下泵体在旋转摩擦焊接工艺中焊接参数难以确定的问题,提出了一种基于旋转摩擦焊接温度的焊接参数设计方法。通过二次正交回归试验设计,采用响应曲面法,建立了由主轴主轴转速、熔接压力和旋转圈数3个焊接参数在旋转焊接时摩擦面温度的预测模型;运用差示扫描量热法获得离合器泵体材料的熔点;在分析摩擦面温度与3个焊接工艺参数的二阶响应曲面图的基础上,结合摩擦面温度的预测模型,建立了焊接参数的关联耦合模型;依据该模型即可设计合理的焊接工艺参数。通过对焊接件焊接强度的评价,验证了焊接参数设计方法的合理性。离合器泵焊接量产的合格率达95%以上,证明了该焊接参数设计方法的可行性。     

基于线性变参数建模的汽车横摆力矩增益调度控制

提出一种基于线性变参数(Linear parameter-varying,LPV)方法的汽车横摆力矩鲁棒增益调度控制方案.建立横摆力矩误差动态模型,选择路面附着系数和汽车纵向速度为调度变量,将误差动态模型转化为关于路面附着系数和汽车纵向速度及其组合的LPV模型,将鲁棒增益调度横摆力矩控制器的设计转化为对多胞模型16个顶点的线性H( 控制器设计.通过求解17个线性矩阵不等式可以求得共同的Lyapunov矩阵,在保证系统二次稳定性和二次H( 性能指标的前提下对每一个顶点离线设计了H( 控制器,在线根据工况加权各顶点控制器获得该工况下的全局控制器.8自由度模型的非线性仿真表明基于LPV的鲁棒增益调度控制器比单一的H( 控制器对工况变化具有更强的适应性.     

基于自适应模糊的旋转弹反演滑模控制律设计

针对旋转弹药模型具有非线性、强耦合和参数不确定性等特点,建立了考虑不确定因素的非线性控制模型,提出一种基于自适应反演和滑模控制理论的旋转弹体姿态控制律。基于Lyapunov稳定性理论,利用反演控制和滑模变结构理论取虚拟控制量作为滑动模态,设计了姿态控制器;基于模糊控制方法较强的逼近能力,引入自适应模糊控制实现对不确定参数的估计,同时通过对切换增益的模糊逼近解决了滑模面的抖振问题。仿真结果表明,所设计的控制律具有较好的稳定性和鲁棒性,该控制模型和控制器的设计合理可行。     

基于人工神经网络的高速加工表面粗糙度预测模型

应用人工神经网络方法建立了高速铣削淬硬模具钢的表面粗糙度预测模型。该模型的预测结果与实测数据吻合良好,可为高速加工切削参数的选择和表面质量控制提供依据。     

Constrained deformation of freeform surfaces using surface features for interactive design

There is an increasing demand in conceptual design for more intuitive methods for creating and modifying freeform curves and surfaces in CAD modeling systems. The methods should be based not only on the change of the mathematical parameters but also on the user's specified constraints and shapes. This paper presents a new surface representation model for freeform surface deformation representation. The model is a combination of two functions: a displacement function and a function for representing an existing NURBS surface called a parent surface. Based on the surface model, the authors develop several novel deformation methods which are named SingleDef (Single-point constraint based deformation method), MultiDef (Multiple-points constraints based deformation method), CurDef (Curve constraints based deformation method) and FeatDef (Feature constraint based deformation method). The techniques for freeform surface deformation allow conceptual designers to modify a parent surface by directly applying point constraints, curve constraint or a surface constraint to the parent surface. The deformation methods are implemented in an experimental CAD system. The results show that designers can easily and intuitively control the surface shape.     

基于 MFC 驱动器的飞机翼面结构参数控制设计

针对飞机翼面结构存在翼面回弹量小和翼面变形量大的问题,提出基于 MFC 驱动器的飞机翼面结构参数控制设计方法。首先,对 MFC 驱动器进行介绍,了解其运行原理,并在该驱动器的帮助下简化机翼整体参数计算量;其次,构建机翼的平面有限元模型,并将平面有限元模型进行拉伸,生成立体的机翼结构,实现飞机翼面结构参数控制。实验结果表明,所提方法的翼面回弹量大、翼面变形量小、参数控制效果好及控制误差较小。     

Determining cutting parameters in wire EDM based on workpiece surface temperature distribution

The material removal process in wire electrical discharge machining (WEDM) may result in work-piece surface damage due to the material thermal properties and the cutting parameters such as varying on-time pulses, open circuit voltage, machine cutting speed, and dielectric fluid pressure. A finite element method (FEM) program was developed to model temperature distribution in the workpiece under the conditions of different cutting parameters. The thermal parameters of low carbon steel (AISI4340) were selected to conduct this simulation. The thickness of the temperature affected layers for different cutting parameters was computed based on a critical temperature value. Through minimizing the thickness of the temperature affected layers and satisfying a certain cutting speed, a set of the cutting process parameters were determined for workpiece manufacture. On the other hand, the experimental investigation of the effects of cutting parameters on the thickness of the AISI4340 workpiece surface layers in WEDM was used to validate the simulation results. This study is helpful for developing advanced control strategies to enhance the complex contouring capabilities and machining rate while avoiding harmful surface damage.     

Input advanced control of semi active half car heave model

This paper deals with an input-based half car vehicle model moving with constant velocity over a terrain surface, where MR damper is fixed in both the wheels. The half car model fixed in a rolling dynamometer is operated with various input frequencies corresponding to various speeds. To design and develop control algorithms that will give optimum benefits of the unique features of the MR damper, models have been developed which adequately characterize the damper’s genuine, natural nonlinear behavior. The controller controls both the dampers according to variations in parameters of road surface, speed and load etc., with an advanced time with a particular time bound, through input (pre-programmed) based skyhook on/off control system. Comparison of experimental results of input based and ordinary skyhook on/off results indicates that the model is more functional and rewarding for vibration suppression over a wide range of operating conditions and is passable for control design and analysis.     

Experimental investigation and analytical modelling of the tool influence function of the ultra-precision numerical control polishing method based on the water dissolution principle for KDP crystals

A single crystal of potassium dihydrogen phosphate (KH₂PO₄, KDP), which possesses unique excellent non-linear electro-optical properties, is currently the only material suitable for electro-optic switches and high power laser-frequency conversion applications in laser-induced inertial confinement fusion. However, KDP crystals are difficult to produce because of their inherent softness, brittleness, and water-solubility, as well as their strong anisotropy and temperature sensitivity. Obtaining high-quality near-lossless KDP elements is an issue that should be solved urgently. In this study, an ultra-precision numerical control polishing method based on the water dissolution principle was introduced to achieve a controllable material removal. A small polishing tool was used to process a large KDP surface, and an accurate tool influence functions is required for deterministic fabrication of KDP surface. In order to quantify the influence of critical parameters (e.g., polishing speed, polishing pressure, water content, and directions of revolution and rotation) on material removal rate distribution, a tool influence function model was established based on the Preston equation. The model was then modified based on experiments, and its accuracy was verified. This modified model lays the foundation for ultra-precision water dissolution polishing of large KDP crystals. A very smoothed surface with high surface accuracy (peak-to-valley value below 0.4 λ) and low surface roughness (Ra 1.598 nm) could indeed be obtained by using the model. This research is also applicable to the polishing of other water-soluble materials.     

介观尺度心轴的表面粗糙度预测模型建立及参数优化

为控制惯性约束聚变靶制备中介观尺度心轴的表面粗糙度,提出一种应用旋转设计技术安排试验的方法,通过非线性回归分析,建立基于进给量、背吃刀量、主轴转速和刀尖角四个主要切削参数的介观尺度心轴的表面粗糙度二次预测模型。分析结果表明,该模型的拟合值能较好地反映心轴车削表面粗糙度,并且具有比理论表面粗糙度计算值更高的精度。在主要切削参数中,进给量和刀尖角比背吃刀量和主轴转速对心轴表面粗糙度的影响更显著。利用优化得到的最佳表面粗糙度为目标切削条件,选用直线切削刃超细晶粒硬质合金刀具,在φ0.6 mm的心轴上得到Ra16.53 nm的表面粗糙度。