GH4738高温合金薄壁弧形零件切削参数优化

复杂特征的薄壁弧形类零件被广泛应用于航空航天工业中,如封严环、涡轮外环等,主要以数铣削加工方法为主,但加工效率低。为获得GH4738高温合金薄壁件的最佳精度和效率的切削参数,以典型薄壁件为试验对象,采用均匀设计实验法,分析切削参数(进给速度v_s、切削速度v_w和切削深度a_p)对残余应力变形量的影响。采用二级逐步回归数学方法建立切削参数与残余应力变形量的预测模型,构建了以加工时间和变形量最小的多目标优化模型。以典型薄壁弧形零件为例,利用粒子群算法优化了切削参数,试验结果表明,使用优化的切削模型加工可以提高加工效率和精度。     

机械加工中加工精度的影响因素与控制

为了能够确保在进行机械加工过程中更好控制加工精度,通过实例分析的方法,结合电机壳体工件实际加工过程,准确分析影响加工精度的因素。研究表明:夹紧力变形、材料应力变形、工件让刀变形等均会对工件加工精度产生影响,在实际加工过程中应当通过优化加工工艺线路、严控加工温度、优化夹具以及设置合理的切削参数等措施,对工件加工精度进行控制。通过对上述因素严格地控制,加工后的工件进行精度检测,尺寸、圆度等精度均符合设计标准要求。     

TC4钛合金干切削镗孔工艺参数优化研究

镗孔加工是影响飞机制造精度、效率和质量的关键工艺方法。而关键部位的干切削加工要求给TC4钛合金孔的镗削加工提出了新的技术挑战。本研究通过设计TC4钛合金高速干切镗孔正交实验，在镗孔尺寸精度满足要求的基础上，分析了工艺参数对刀具磨损、表面粗糙度、切屑形貌等关键结果和过程要素的影响规律，建立了对应的数值关系方程，开展了以切削效率为目标的工艺参数优化，优化后的工艺参数组合较原有工艺切削效率提升28.05%。开展优化后工艺参数镗孔验证实验，结果表明，刀具磨损量、表面粗糙度和切屑形貌等均达到加工要求。     

细长轴的加工

针对细长轴的加工，设计了加工工艺、切削刀具和切削参数，试验结果表明，优化切削工艺、切削参数，可以减少细长轴加工中的变形，提高细长轴加工质量。     

应用宏程序补偿锥轴的切削变形误差

应用积分法求出圆锥变截面简支梁的变形挠曲线方程。通过C语言编程计算出最大变形量。合理选择工艺参数后。分析计算加工误差。应用宏程序对变量的处理功能进行适时的动态补偿。以解决长锥轴的切削变形问题。保证加工精度。     

整体叶轮车铣复合加工工艺多目标优化

整体叶轮作为复杂曲面零件中典型的一类,如何实现其高效率、高质量加工一直是许多学者和工程技术人员研究的重点。以整体叶轮车铣复合加工工艺为研究对象,提出一套工艺参数多目标优化方案。针对整体叶轮车铣加工工艺特点,以主轴转速n、进给速度vf、切削深度ap、切削宽度ae等工艺参数为优化变量,以加工工时、叶片变形量为目标函数,从机床性能、刀具性能、加工质量三方面界定约束条件,构建工艺参数多目标优化模型,用SQP优化算法进行求解。应用表明:采用优化后的工艺参数车铣加工整体叶轮,能大幅减小整体叶轮加工时间和叶片变形量。     

碳纤维薄壁圆筒车削加工工艺研究

对碳纤维复合材料薄壁圆筒车削加工工艺进行分析研究,主要从工件的加工特性、切削颤振对工件加工精度的影响进行分析,研制专用定位夹紧装置,进行切削刀具几何参数研究试验与确定,采用正交实验方法进行切削试验,确定最优切削参数组合,通过实验验证该加工工艺的可行性。解决了薄壁碳纤维圆筒加工中出现拉丝起毛、装夹变形和加工变形的关键技术难点,确定的加工工艺方法应用于生产实践中,取得了显著效果。     

基于透平叶片的变切削参数推荐

分析了透平叶片的刚性特点和其在切削力的作用下的变形情况,得出各位置的力与变形的拟合关系。根据各区域给定的叶片变形量的控制要求,得出各个区域合理的切削力。将切削力要求体现在变切削参数中,为透平叶片的变切削参数加工提供了理论依据。研究结果表明,将变切削参数加工应用于透平叶片的切削加工中可以有效提高其加工精度。     

金属切削过程物理仿真技术的应用

为提高薄壁弱刚度零件的加工质量及加工效率,提出了基于金属切削过程物理仿真软件AdvantEdge,对铝合金材料薄壁弱刚性零件的切削过程进行了物理仿真分析,得到了不同几何参数的刀具在切削过程中所产生的切削力和切削热分布趋势。通过分析切削力、切削热,对刀具几何参数进行了优化;同时以切削力为优化目标对切削参数进行了优化。利用优化后的刀具及切削参数指导实际生产,使得该零件在实际加工过程中,切削变形得到了控制,尺寸精度和几何精度满足了设计要求,并使铣削加工效率提高了15%以上。     

纺纱锭子弹性管工艺参数优化与同轴度控制方法

针对高速纺纱锭子弹性管结合件加工时易变形、同轴度精度差等制造工艺瓶颈,采用金属切削有限元分析软件Advant Edge建立了弹性管支撑孔镗削工步的有限元分析模型,考察并揭示了单个工艺参数对切削力和刀具温度的影响规律,发现背吃刀量对切削力的影响最大,切削速度对切削力的影响最小,进给量介于二者之间.而刀具温度将随着切削速度、背吃刀量及进给量的增加而升高.基于以上规律和减少弹性管加工变形、提高加工效率等目标,进行了工艺参数的综合优化设计,即适当减小背吃刀量、增加进给量和切削速度的优化策略.弹性管支撑孔的工艺参数优化设计和同轴度误差综合分析结果表明,根据高速纺纱锭子弹性管结合件的结构参数和精度要求等,合理选择和有效组合工艺参数是改善该类产品制造工艺瓶颈的重要途径之一.     

径向剃齿刀修形的优化设计

根据啮合原理推导径向剃齿刀齿面方程,计算其法向修形量,根据齿条展成渐开线齿面原理,建立砂轮磨削剃齿刀齿面模型,以剃齿刀齿面修形量误差平方和最小为优化目标,确定优化砂轮锥底角及安装压力角参数,磨削后的齿面修形两误差达到精度要求,为设计制造径向剃齿刀提供了依据。     

构建虚拟立体靶标的大视场高精度视觉标定

为了提高立体视觉系统在大视场下的测量精度,基于误差溯源思想提出了一种构建虚拟立体靶标的大视场高精度视觉系统标定方法,克服了大尺寸高精度标定物难以制造等问题。对影响立体视觉系统测量精度的主要因素进行分析,列出视觉测量系统的误差溯源链,解析了大视场视觉系统精度瓶颈的原因。借助激光跟踪仪,运用非线性最小二乘单位四元数算法求解坐标系刚体变换,获取大范围高精度的空间点阵,构建虚拟靶标。在相机畸变模型中考虑了三阶径向畸变和二阶切向畸变参数,并使用Levenberg-Marquardt迭代算法进行标定参数求解,进一步提高系统精度。实验构建了一套测量空间约为4m×3m×2m的双目立体视觉系统,通过对某型号高精度直线导轨进行点距测量,在测量距离3m处,152组不同长度的横向距离测量的误差算术均值为-0.003mm,误差标准差为0.08mm。测量精度相较于传统的平面标定法有较大提升。     

压印对正系统中标记图像几何畸变的校正

在综合分析了多种线性及非线性畸变后,建立了三次多项式图像系统畸变模型。采用基于控制点偏差目标函数最小优化法进行畸变模型的求解,并通过计算自标定偏差均方差与互标定偏差均方差对标定结果进行了评定。结果表明,模型求解误差为0.22 μm,通过校正标记图像几何畸变引入的定位误差由2.5 μm降低到0.25 μm,可实现压印对正系统中标记图像几何畸变的校正,实现精确定位。     

环形移动装置的精度分析与优化研究

针对环形焊缝自动焊接装置中移动装置存在的低精度、高成本等问题,将精度可靠性的评价方法应用到移动装置的精度分析与优化中。基于多体系统理论建立了移动装置的误差模型,采用蒙特卡洛法对移动装置的运动误差进行了精度分析。以精度分析中误差敏感度的分析结果为基础,建立了以移动装置制造成本最低为优化目标、以满足精度可靠性设计要求为性能约束的移动装置精度分配优化模型,利用多岛遗传算法与蒙特卡洛法相结合对移动装置的误差源进行了精度分配优化设计。研究结果表明,移动装置经过优化后,精度可靠性达到设计要求,且与经验设计相比,制造成本降低19.1%,为环形移动装置的加工制造提供了依据。     

共面点的摄像机非线性畸变校正

采用传统的Tsai两步法进行摄像机标定时,标定精度会受一阶径向畸变模型的限制。本文提出了一种同时考虑摄像机镜头径向畸变和切向畸变的摄像机模型并研究了模型求解方法来提高畸变校正精度。考虑图像中心区域畸变较小,故用中心附近点列出线性方程组计算了摄像机的部分参数;建立了综合畸变模型,将摄像机参数代入模型计算畸变参数的初始值。由于焦距和平移分量在标定板与相机平面的距离深度变化不够时难以一次性准确标定,故将其代入综合畸变模型重新计算,并运用两步迭代法逐步逼近精确解。最后,对世界坐标系进行空间几何变换、透视变换和成像变换得到的重投影图像的像素坐标并与实际测得的像素坐标值进行比较,得到校正误差。结果表明,本文的畸变校正方法平均像素误差可以达到0.114 9pixel,优于Tsai校正方法的0.367 0pixel,且重复性较好。     

A study of improving overlay accuracy for a stepper in IC manufacture

In integrated circuit manufacture, owing to the limited optical system capability and the possibility of inaccurate mask installation in a stepper, image distortion of the mask pattern projected onto the wafer surface may occur during exposure. In this paper, the overlay distribution geometry was analysed to explore the physical properties of parameters in an overlay accuracy model for a stepper. The multiple linear regression method was also used to analyse overlay models to compare the error parameters obtained by different overlay models and the extent of possible improvements in overlay accuracy. If an appropriate overlay accuracy model can be established to reduce the systematic errors, overlay accuracy can be effectively improved. A multiple linear regression analysis of a simulation study was carried out. The elimination of the systematic error parameters was achieved by finding out the causes of these systematic errors in the overlay and eliminating them. This can reduce the standard deviation of the residual overlay to 19% of the original overlay and thus significantly improve the overlay.     

一种可参数自标定的鲁棒视觉 / 惯性定位方法

以视觉/惯性里程计为代表的视觉/惯性定位方法近年来被广泛应用。传统的视觉/惯性里程计通过离线标定方法得到固定的相机畸变参数,当相机畸变参数标定不准确或发生变化时定位精度会下降。针对于此,提出了一种面向相机畸变参数在线自标定的鲁棒视觉/惯性里程计方法:首先,将相机畸变参数加入到视觉/惯性里程计的待优化变量中,推导了视觉重投影误差关于待优化变量的雅可比矩阵;然后通过因子图优化技术,实现相机畸变参数的在线自标定与载体导航信息的实时优化求解;最后,通过EuRoC数据集试验和实际试验验证了所提方法的有效性。实际试验结果表明:相对传统的视觉/惯性里程计方法,所提方法在室外开阔场景中精度提升了65.40%。     

某变速箱内齿圈加工技术

通过数据分析找出影响内齿圈变形的因素,提高机械加工尺寸精度,改善加工方法,优化热处理工艺参数和调整装料方式,减少渗碳时热应力引起的变形,确定采用整体花键芯模定位滑块挤压外圆淬火,控制薄壁内齿圈淬火变形,确保不磨齿,满足精度要求。     

灰色关联分析方法在双目视觉测量系统误差分析中的应用

针对双目视觉测量系统存在误差因素繁多、分析困难等问题,提出了一种基于灰色关联技术的误差分析方法。考虑视觉系统的灰色属性,将灰色系统理论及其相关技术运用于视觉测量系统的误差分析。以镜头畸变、质心定位误差及双目视觉系统内、外参数等9项因素或参数为自变量,通过基于单项因素变化的实验,获取了误差分析的数据样本;采用灰色数据处理方法及灰色关联分析技术,从无明显规律的数据样本中明确了视觉系统各项误差因素对最终测量精度的影响。分析结果证明了灰色理论用于定量分析视觉系统误差的正确性和有效性;在灰色理论意义下,镜头径向畸变、切向畸变、摄像机夹角及特征点质心定位误差4项因素对测量精度的关联度均大于等于0.859,高于其余误差因素。     

基于遗传算法和分割逼近法精确计算复杂曲面轮廓度误差

在超精密复杂零件加工与检测技术中,高精度轮廓度误差的评估方法一直是一个研究重点。在分析研究现状基础上,阐明精确计算复杂曲面轮廓度误差需要解决的关键问题,阐述复杂曲面轮廓度误差定义,建立复杂曲面轮廓度误差的数学模型。在分析基于NURBS描述复杂曲面特点基础上,提出分割逼近法计算测点到曲面的最小距离快速简便算法。分析传统遗传算法存在计算精度与编码长度、计算工作量之间的矛盾,提出改进型归一化实数编码的遗传算法,建立相应的交叉算子和变异算子,确立分割逼近法和归一化实数值编码遗传算法相结合计算复杂曲面轮廓度误差的具体步骤。该算法易于计算机实现,且计算精确度高,可以达到任意给定的精度,非常适用于三坐标测量机。