基于VC++与Pro/toolkit技术的盾构刀具库开发研究

本文探讨了利用Pro/toolkit及VisualC++6.0、Access2003为开发工具建立刀具参数化模型库和数据库的过程,所创建的刀具库人机交互友善,便于刀具模型的建立与修改,可以大大提高刀具的设计效率,为盾构刀具标准化、系列化设计提供了有利条件。     

基于模糊数学理论的刀具状态识别

利用刀具状态多个特征参数的信息互补，根据理论建立刀具状态识别模型，并根据模糊统计法确定刀具状态与监控参数之间的模糊关系。最后结合原始功率信号的几个特征对刀具状态进行识别。对试验数据的测试表明，这种方法能有效提高刀具状态识别的正确率。     

可转位刀具的动态可靠性灵敏度研究

可转位刀具在断续切削加工时,其主要失效形式是疲劳破损.刀具各设计参数的选取直接影响刀具的可靠度.以应力-强度干涉模型为基础,建立了可转位刀具的动态可靠性数学模型,给出了刀具在切削加工时的可靠度变化规律.在此基础上与灵敏度分析方法相结合,推导了刀具各设计参数的动态可靠性灵敏度计算公式,并给出了各设计参数的动态可靠性灵敏度的变化曲线.研究表明,刀具各设计参数的改变对其可靠性的敏感程度大小不一,对敏感参数的选取要加以控制,以提高刀具的可靠度和被加工零件的精度.同时为提高刀具系统及整个机床的可靠性提供理论依据.     

齿轮曲面倒角刀具几何建模与调整仿真

针对齿轮齿端曲面倒角加工面临的两个主要难题——成形刀具设计困难和加工过程中刀具的位姿调整费时费力,分析了成形刀具的几何结构和倒角加工过程的特点,建立了倒角加工的几何模型,推导出刀具刀刃回转面的几何模型和数学表达式,为刀具设计提供了理论基础．同时进一步简化了刀具的几何模型,以便于成形刀具的设计与刀具调整．在Pro／Engineer环境下,应用Pro／TOOLKIT开发工具,开发了刀具参数计算及仿真系统,为刀具的设计及倒角加工刀具位姿的调整提供软件工具支持．     

基于切削参数和刀具状态的车削力模型

建立刀具状态监控特征量与切削参数及刀具状态之间的定量或定性关系是实现刀具状态监控系统的基础,文中以切和为监控特征量,建立了基于切削参数（切削深度、进给量、工件材料及刀具材料）与刀具状态（主要考虑后刀面磨损量）的车削力模型,设计了车削刀具磨损的试验系统及具体的试验方案,并进行了相应的切削试验,结果证明,该模型基本能正确反映车削力信号与刀具状态及各种切削参数之间的关系。     

微织构刀具三维超声振动车削304不锈钢研究

为了提高304不锈钢加工效果,减小切削力,延长刀具寿命,提出一种微织构刀具与三维超声振动复合的车削工艺.分别利用减摩特性与断续切削特性,根据正交切削模型,从变切深与微织构刀具接触面积减小的角度建立普通刀具与微织构刀具三维超声振动车削的切削力模型.通过车削304不锈钢的单因素实验研究各切削参数对主切削力的影响规律并对比刀具磨损,通过正交实验研究最佳切削参数组合.结果表明:相对于普通刀具,微织构刀具的主切削力降低30%~40%;磨损程度平均降低11.50%;对于减小切削合力,最佳的切削参数组合为:切削深度为0.1mm,进给量为0.08mm/r,主轴转速为250r/min.     

刀具破损在线监测及其系统的研究

采用声发射（ＡＥ）和主轴电机电流双特征参数融合检测的方法,研制了一种刀具破损监测系统,主要介绍了系统的硬件结构,建立了实现参数检测数学模型,并用实验验证了该系统在线监测了刀具破损的可行性。     

基于刀具磨损状态识别的加工参数多目标优化

在数控铣削过程中,刀具磨损对机床主轴能耗影响很大,同时与刀具加工能力直接相关,需适时调整加工参数以适应不同磨损状态,保证多目标综合最优.针对此问题,基于刀具磨损状态识别,根据不同磨损时期给出相应的加工参数优化策略.首先,以刀具寿命周期内的主轴功率为基础,采用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)建立考虑刀具磨损的能耗模型,平均误差低于5%,并基于与刀具磨损的强相关性,以主轴功率作为单一指标识别刀具磨损状态.进一步,为获取影响加工成本的动态性指标——刀具剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)及相应的主轴功率,利用人工神经网络(artificial neural network,ANN)建立刀具磨损退化模型,通过描述主轴功率随时间的变化来隐含退化过程,该模型拟合度达0.992.最终,综合考虑能耗、刀具及时间成本,设计多目标优化函数,并通过遗传算法(genetic algorithm,GA)搜索函数最小值,给出不同磨损时期的最优加工参数及优化策略.此加工参数多目标优化融入了主轴功率与刀具RUL等动态指标,可依据主轴功率在线...     

基于改进Hough变换的刀具磨损状态监测

针对传统Hough变换的参数空间所需存储量大、运算量大、不利于实现实时监测等缺点,提出了一种基于随机Hough变换的改进Hough变换算法,并将该方法用于工件表面纹理图像的处理,通过对工件表面的二值边缘图像进行改进Hough变换,提取直线段平均长度及直线段与切削速度方向的夹角作为特征参数,实现对刀具磨损状态的判断.算法分析和实验结果表明,该算法所需存储空间少,计算量小;提取的特征参数与刀具磨损状态之间存在密切联系,根据特征参数的变化规律可实现对刀具磨损状态的监测.     

立铣刀切削力模型的时域特性研究

根据铣刀刀齿渐进磨缶过程中切削力信号的变化特点,分析了ｘ和ｙ方向瞬时切削力,每转平均切削力与刀齿后磨损带面积间模型的时域统计特性,提取了反映刀具磨损状态的时域统计特征参数;并根据所设计的实验方案进行了相关的实验研究。     

甘蔗切割器工作参数优化综合

利用二次回归正交旋转设计的方法,建立了不同工况下甘蔗收割机切割器的工作参数:切割速度、前进速度、刀片数量、刀盘倾角、刀片刃角和切割角对工作性能指标破头率影响的二次回归方程,在此方程的基础上,考虑切割器工作参数对破头率的影响,建立了参数优化数学模型,采用约束变尺度法,实现了切割器工作参数的优化,降低了破头率,最后通过实验进行了验证.     

成形铣刀的计算机辅助设计

本文应用模块化设计理论,研制出了成形铣刀计算机辅助设计系统,对于设计不同类型的成形铣刀,只要输入待加工工件的廓形参数,计算机就可以快速准确地完成参数计算,结构设计,并绘出实际尺寸的成形铣刀工作图纸。该软件包的铣刀齿形设计模块适用于加工螺旋面用盘状成形铣刀和指状铣刀。并可用于设计带正前角的铣力齿形。该软件由BASLCA语言编制,在autoCAD支持下运行,并在IBMPC/XT机上通过。     

基于滚刀系统耦合动力学的轴承修形设计

为了防止滚刀轴承接触应力分布出现"边缘效应"现象,在滚子修形过程中确定合适的修形参数尤为重要.以突变冲击的滚刀动态载荷为基础,通过对滚刀系统的弯-轴-摆耦合动力学模型进行求解得到了滚刀轴承的载荷谱.然后基于滚刀轴承的滚子最大载荷,使用Ansys软件对滚刀轴承滚子进行修形设计以获取最佳的修形参数.分析结果表明,边滚刀轴承滚子最大载荷较中心滚刀和正滚刀增大了87%和20%.采用修形凸度量为0.029 mm和接触比为0.6的最佳修形参数修形的滚子消除了滚子滚道接触边缘的应力集中,改善滚子的接触应力分布,平均接触应力下降了17.26%,提高了滚刀轴承的寿命.     

非标准复合齿轮插齿刀设计方法

研究加工不等齿厚的非标准参数渐开线齿形,与非渐开线齿形复合的锁闭齿轮插齿刀刀齿的排列、刀具齿数的选择以及刀具设计的基本方法,介绍用限制区域选择插齿刀变位系数的新方法,并给出刀具齿顶后角与侧螺旋角的关系曲线,为插齿刀参数的选择提供依据,结果表明,采用上述方法设计非标准复合齿轮插齿刀,可简化计算和提高设计效率。     

基于LS-SVM的TBM掘进参数预测模型

针对目前TBM数据挖掘能力和掘进参数优化预测分析的不足以及对未来TBM实现无人驾驶的展望,将最小二乘支持向量机（LS SVM）机器学习应用到TBM掘进参数预测中,从吉林引松工程TBM掘进数据中提取掘进上升段的刀盘扭矩、刀盘推力、总推力、推进速度这4个重要参数建立LS SVM预测模型,预测4个参数在稳定段的均值,并讨论了模型训练集大小、参数选取等对预测性能的影响。结果表明,以原始数据中均匀提取的样本、RBF核函数和10折交叉验证建立的LS SVM模型可以较为准确地预测稳定段中上述4个参数,验证了LS SVM机器学习预测TBM掘进参数的可行性。     

基于Pro／Engineer Wildfire的机械设计标准件库创建的研究

介绍了基于Pro/Engineer特征造型的三维参数化标准件库的建立技术和使用方法。利用特征模型、参数化设计和程序控制的方法建立标准件的通用零件,再通过设置参数关系式及族表集合共同可变尺寸,建立通用零件与一般零件的关系,从而生成标准零件的库文件。新建零件时不再需要逐个创建,而直接从标准件库中调用,故能够大幅提高设计效率,减少设计工作量,进而缩短产品的开发周期。     

加工中心工艺参数智能生成系统的研究

为了提高加工中心的应用水平,优选刀具及自动生成工艺参数是一个极其重要而又难以获得满意解决方案的课题。该文提出一种以基本切削数据库为基础综合利用多种人工智能技术,根据实际工况,通过学习修正、记忆、实时生成对实际加工环境具有广泛适应能力的最佳切削参数和优选刀具的新方法。利用这一系统可以使一个普通操作工人达到专家级对加工中心机床的应用水平。生产验证表明,利用本软件选择的刀具和切削参数使生产效率平均提高５０％以上。     

球头立铣刀的数学模型研究

论述球头立铣刀螺旋角的物理意义及作用,建立球头立铣刀螺旋角的数学模型,并利用微分几何的基本原理研究柱面、球面及锥面上等导程螺旋线和等螺旋角螺旋线的数学模型,为复杂形状刀具的设计、数控加工提供了理论方法和依据.     

胎体与钢体PDC钻头结构参数的相互转换

在ＰＤＣ钻头几何学研究的基础上，以保持切削齿工作面的空间方位不变为前提，建立了胎体和钢体两类ＰＤＣ钻头结构参数互相转换的数学关系，并编制了相应的计算机程序。利用此程序可以准确地实现胎体ＰＤＣ钻头和钢体ＰＤＣ钻头结构参数之间的相互转换，使两类ＰＤＣ钻头的设计计算过程和设计软件能够完全兼容。这对于ＰＤＣ钻头设计具有重要的理论指导意义和实际应用价值。     

等导程回转刀具虚拟实境的通用模型及其应用

根据轴向速度与回转速度之比为螺旋参数 ,给出了等导程回转刀具上刃口设计的通用模型和虚拟制造中磨用砂轮与回转刀具相对进给速度的通用公式 ,进而结合实例给出了等导程回转刀具虚拟实境研究中相关问题的处理方法和对应结果 .