基于图像变换的自由曲面光学透镜面形测量

对称中心的自由曲面光学透镜的光学表面面形测量 ,是光学加工制造领域的难题。为达到高精度测量 ,提出一种可用于自由曲面光学透镜在线光学测量方法。基于光学透镜的图像变换特性与其光学表面面形之间存在着的拓扑关系 ,通过对标准输入图像和经过待测自由曲面光学透镜变换后的输出图像进行智能辨识、分析和处理 ,求出该光学透镜的变换矩阵 ,并据此精确测量出待测光学透镜的曲面面形。实验结果表明 :基于图像变换的测量方法的测量误差小于 2～ 3μm,能够适用于自由曲面光学透镜的非接触、快速高精度测量     

基于有限元法的机床导轨热特性研究

以往机床导轨热特性分析主要通过传统的计算方法得到导轨热变形的解析解,并没有考虑热源移动对导轨热变形的影响,因此计算结果并不十分精确.应用有限元法,建立导轨的有限元模型,考虑移动热源的影响,对模型进行数值模拟,得到导轨的温度场,并在此基础上得到导轨的热变形量.由于移动热源的影响,与稳态分析所得变形量相差2.52μm.导轨达到热平衡所需时间为1.25 h.由于热变形的影响,导轨在水平面的最大直线度误差为5.03μm,导轨表面的最大倾斜度误差为0.000 218 9°.研究结果为分析导轨热变形对加工精度的影响提供了参考,进而为机床的误差补偿提供了理论依据.     

桌面式龙门铣床结构设计与动力学分析

为了满足三维精密微小零件加工,设计了一种桌面式龙门铣床。在机床设计及优化过程采取初步设计、结构分析及优化的步骤。为保证机床的加工精度,应用有限元法分析了机床的静态和动态结构特性,并针对分析结果对机床设计参数进行优化,优化后的机床最大静刚度位移量小于0.39μm,频响峰值点最大位移小于0.181μm;结果证明了该桌面式龙门高速铣床具有良好扩展性和结构性能,为微切削机理的研究提供了灵活可靠的研究平台。     

光学自由曲面加工理论及方法

光学自由曲面是一类特殊的自由曲面,由于全新的光学设计理念,能有效地改善光学系统性能。以国民经济和国防领域的重大需求为背景,深入研究并解决光学自由曲面制造中的重大关键基础科学问题,掌握和研究光学自由曲面高效、高精度加工工艺技术及装备的共性基础问题。     

龙门铣床横梁结构方案设计分析

为了研究龙门铣床横梁结构的静动态性能,根据龙门铣床横梁属于薄壁结构这一特点,基于板壳理论采用板壳单元对横梁结构进行了建模,在方案设计时建立了3种结构形式的横梁。在方案比较中,应用有限元方法对3种横梁结构的静动态性能进行了仿真,得到了静载荷作用下3种横梁的变形、应力分布和固有频率以及加工时的谐响应。通过对3种横梁静动态性能的比较,证实O型梁的静动态特性优于其它两种结构形式。     

舰炮弹库出弹平台进给系统动态特性分析

利用弹簧-阻尼模型建立了大口径舰炮弹库出弹平台进给系统中滚动轴承、丝杠螺母副及滚动导轨副结合面的等效动力学模型,综合考虑了滚珠丝杠纵向、扭转和横向振动,以及弹箱所在工作台的6个自由度的振动,借助Hertz接触理论,分析计算了滚动轴承、丝杠螺母副及滚动导轨副结合面的刚度特性。基于模态分析法对比分析了考虑结合面接触刚度和不考虑结合面接触刚度情况下整机的动态特性,得出结合面特性对整机动态特性分析的重要性,为提高系统的抗振能力提供了依据。     

基于模糊神经网络的铣床热误差预测模型研究

当前,铣床主轴加工产品容易受到热误差的影响,造成产品精度下降。对此,采用模糊神经网络模型预测铣床主轴热误差,并对预测结果进行比较和分析。建立神经网络径向基函数的表达式,给出了模糊推理系统和控制规则,创建了模糊RBF神经网络预测模型,对铣床主轴进行热误差验证。结果显示:铣床主轴采用RBF神经网络模型预测误差较大,其Y轴和Z轴输出最大误差分别为5.9μm和7.1μm;铣床主轴采用模糊RBF神经网络模型预测误差较小,其Y轴和Z轴输出最大误差分别为3.5μm和2.9μm。同时,模糊RBF神经网络模型预测误差跳动幅度较小。采用模糊RBF神经网络预测模型,可以补偿铣床运行时产生的热误差,提高铣床主轴加工精度。     

MJ7116人造花岗岩及铸铁床身动态性能的实验研究

本文通过对MJ7116平面磨床人造花岗岩材料及铸铁材料床身的动态性能的测试,分析研究了人造花岗岩材料床身的阻尼特性及动刚度提高的原因,得出在结构相似、重量相近情况下人造花岗岩与铸铁床身的动态性能对比结果,为人造花岗岩材料的应用提供了依据。     

基于光学自由曲面的三维位移测量系统

针对数控机床、多轴位移台等多轴系统位移检测中存在的检测方法复杂、测量费用高等问题,利用光学自由曲面具有极大的设计自由度,可简化系统结构、提高系统性能的特点,设计开发了一种基于光学自由曲面的非接触式三维位移测量系统,用于普通机床、多轴位移台等多轴系统位移精度检测.通过设计光学自由曲面基准件,搭建实验平台,建立测量系统的数学模型,完成了测量系统的标定实验、测量系统精度验证实验和三维位移测量实验.结果表明,该测量系统精度达2.8,μm,可用于多轴系统的位移检测.     

机床横梁重力变位的自演进补偿

为解决大型机床由于重力变位产生几何误差的问题,提出了利用制造信息差和自演进补偿技术改善制造装备精度的途径。得出了大型数控龙门铣床横梁重力变位的自演进补偿方法。在辅助梁上设置3个出力可控的液压千斤顶,利用遗传算法来实现自演进机制。仿真结果显示,龙门铣床横梁变位为-9μm,和大型机床现行工业标准中平面度为45μm相比对,只占20%;转角在±6μrad以内。横梁变形和工业比对说明了这种补偿方法的有效性。     

专用螺杆数控铣床的动态性能分析

以双铣刀螺杆专用数控铣床为研究对象,利用labVIEW软件和NI数据采集卡等采集机床振动信号,在Matlab软件中采用复模态指示函数法对机床进行试验模态分析,得出其固有频率和相关振型,对比有限元分析结果表明:机床横向振动是影响螺杆加工精度的主要因素,在机床设计时应予考虑.     

Study on the application of active balancing device to solve the vibration problem for the rotor with bending fault

The rotor with bending faults that occurrs on the rotating machinery usually vibrates seriously. This paper investigates to apply the active balancing device on a flexible rotor with bending faults to solve the vibration problem. Two problems are studied by finite element method firstly： Where the balance actuator is fixed on the shaft and how much the balancing capacity of the active balancing device is needed. The experiment is then carried out on the test rig, which consists of a flexible rotor with bending faults. The test results indicate that the bending rotor peak vibration response can be decreased from 550~m to 40~tm below by using the active balancing device. The peak vibration response decreases approximately by 93 %. The synchronous vibration due to the rotor bending faults can be controlled effectively by using ac- tive balancing device. The active balancing device is especially adapted to solve the problem caused by thermal distortion with time-variation and randomness, which is varied with working conditions, thus it has good practical value in practice.     

基于抛料机轴-圆盘转动机构的研究

根据弹性体系的振动理论,针对轴系偏心引起的抛料机不能正常运行的问题进行了研究.以离心力对轴系的动载荷所引起轴的挠度为出发点,对轴的弯曲变形、轴系的弹性系数、轴系自振频率等进行了理论分析和计算,确定了轴系设计的各主要参数,并进行了轴系的强度校核,解决了轴系偏心问题,确保了抛料机的正常工作.     

旋转机械振动数据管理及咨询系统研究

介绍了旋转机械振动数据管理及咨询系统的结构，性能特点及应用等方面的情况，本系统能够实现对机组台帐，机组历史故障，历史振动量，动平衡数据及文档信息等的管理和查询，能实现对振动量的分析和机组振动趋势的查询，对工程人员长期检测记录的振动数据进行整理和合理的二次加工，处理，以统一的格式进行计算机管理，建立了一种振动数据管理的新模式，实现对振动数据的标准化管理，为设备管理和机组的故障检测处理提供有效的信息平台。     

Dynamic characteristics of a working platform Supported by an AMG

A coupled electromechanical dynamic model for a working platform supported by an active magnetic guide （AMG） is set up according to the special stiffness and damping theory of maglev system and the unique vibration of the working platform for a machine tool. The dynamic characteristics of a working platform supported by an AMG are studied using different groups of control parameters. Results show that the dynamic characteristics of the platform system, such as critical vibration frequency, vibration mode and so on, can be improved by adjusting the control parameters. This research offers theoretical support for ultra-high-speed and ultra-precise machine working platform designs, including the structure of platforms, the design of electromagnets, and the establishment of the control parameters.     

复杂矿山设备周期激励响应分析的增量谐波平衡法

针对复杂矿山设备中由于存在周期激励而引发的严重振动问题,以大型矿用给料装置为研究对象,将其钢结构机架简化为框架结构模型;考虑物料冲击是引发振动的主要原因,推导了非简谐周期激励的增量谐波平衡法;采用此方法分析周期激励下矿山设备的振动特性,并与Newmark-β法进行对比,验证了算法的精确性效率;研究设备与地面或基础接触时产生的非线性动响应,以及不同地面软硬程度下响应的规律.结果表明,该法用来分析复杂矿山设备在周期激励作用下的非线性稳态响应问题是有效的.     

XH714立式加工中心人造花岗岩床身研制

人造花岗岩材料以其优异的动态性能,在精密机械领域里崭露头角。南通机床厂首次将这种颇有前途的新型材料应用于XH714型立式加工中心的基础构件,研究解决了配方、模具设计、浇制工艺、降低成本等一系列关键问题,达到了预期的目标。该床身的动静态性能明显优于铸铁床身。     

Study on online elimination of sudden unbalance-induced vibration using active balancing technology

An active balancing technology has been applied to solve the severe vibration caused by sudden unbalance in rotating machineries during their working process. First, based on the generation principle of sudden unbalance, a simulation test stand with a sudden unbalance generation device was set up. Then, the balancing planes were optimized by using the finite element method (FEM) to determine the position for balancing device installation. Finally, the active balancing experiments were carried out on the test stand. The experimental results indicate that the vibration response caused by sudden unbalance can be decreased from 77μm to 8μm by using the active balancing device, and the vibration amplitude reduction was up to 89.6%. From this example, it can be concluded that the active balancing device, which is installed on a proper position of the rotor, can effectively control the random transient synchronous vibration, demonstrating its high value in engineering practice.     

改善汽车变速器壳体端面波纹度的优化路径分析

为解决某汽车变速器壳体端面在实际加工过程中存在的波纹度问题,通过采用加速度传感器与PCI采集卡在LabVIEW数据采集程序设计平台下进行现场数据采集,实现该变速器壳体端面的振动参数测量;随后借助有限元模态分析以及谐响应分析得出激励响应频谱图,进而指导优化改进装夹定位模式,来改变该汽车变速器壳体端面的加工振动特性,使其固有频率偏离加工激励频率以达到减小加工振动的目的;再次理论测试分析发现该汽车变速器壳体的一阶模态固有频率从212Hz提升到了226 Hz,有效避开了铣削加工的激励频率,同时在加工频率210 Hz处的变形量只有0. 131 mm,相对于原装夹定位模式(1. 13 mm)下降了一个数量级,说明在新定位模式下的加工振动情况有了较大幅度改善;最后通过现场加工诊断测试,结果表明重新装夹后振动信号强度明显减弱,加工表面无显著振纹。可见研究成果可以保证机加工环境下该汽车变速器壳体端面的表面质量与加工性能,为进一步研究该铣削结构系统的振动特性和后期振动故障诊断及动态特性提供依据。     

铝合金6061微尺度铣削的铣削力仿真与实验研究

采用有限元仿真和单因素实验相结合的方法,研究了铝合金6061微尺度铣削的铣削力影响因素.建立了刀具和工件的三维模型并对其进行装配和网格划分,通过有限元仿真模拟了铝合金6061材料的微尺度铣削过程,得到了铣削速度和铣削深度对铣削力的影响规律,并进行了单因素实验研究.结果表明:随着主轴转速的不断增大,铣削力先增大后减小,转折点为24000r/min;随着铣削深度的不断增大,铣削力先增大后减小再增大,转折点为10μm和12μm;随着进给速度的不断增大,铣削力也不断增大.优选出铝合金6061材料微尺度铣削最优工艺参数组合为:主轴转速48000r/min,铣削深度5μm,进给速度20μm/s.