制造技术与机床

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蔺梦雄, 王爽, 韦克吉, 张向慧, 曹洪鑫, 张敬彩

2022, (11): 9-14. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.001

摘要 HTML PDF(1997KB)

摘要:
针对RV减速器在进行摆动疲劳试验时采集到的振动信号存在振动源复杂，噪声影响强，非线性变换等特点，利用传统的傅里叶变换（fast fourier transform，FFT）分析时存在“频率模糊”现象，不能准确地提取故障磨损点。针对上述问题，提出了一种阶次跟踪分析结合改进小波阈值降噪方法对RV减速器在疲劳实验时采集到的振动信号进行故障特征提取。首先利用阶次跟踪方法对采集到的非平稳时域振动信号进行等角度域转化；再利用改进小波阈值降噪法对等角度域信号进行阈值降噪；对得到的降噪后的等角度域信号进行FFT变换，得到阶次图。对比传统的小波降噪分析结果，该方法可以有效地提取出RV减速器在摆动疲劳实验中内部零部件发生的故障信息，为变转速旋转机械的故障诊断提供了基础。

基于FCMMWPE-BSASVM组合算法的调心球轴承故障诊断研究

张昭晗, 齐俊平, 李峰, 崔金巍

2022, (11): 15-19. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.002

摘要 HTML PDF(1533KB)

摘要:
为了提高机械旋转系统上调心球轴承特征提取和故障识别能力，设计了一种精细复合多元多尺度加权排列熵(fine composite multivariate multi-scale weighted permutation entropy, FCMMWPE)与天牛须搜索支持向量机算法（beetle antennae search algorithm-supportvectormachine, BSASVM）相结合的故障特征提取方法，并采用等度规映射(Isomap)进行故障识别，最后开展故障诊断实例分析。研究结果表明：采用FCMMWPE算法处理状态熵值达到最高，形成更平滑的熵值曲线，广义粗粒化方法具备明显优势。轴承产生局部故障时，形成具有规律特征的振动信号，表明采用FCMMWPE提取调心球轴承故障特征满足可靠性条件并具备明显优势。对文章构建的FCMMWPE与Isomap特征集进行运行故障识别时实现了99.9%的准确率，实现调心球轴承故障高效识别。BSASVM满足更优的故障识别性能，具备更优的模式识别性能和更高处理效率。该研究可以拓宽到其他的机械传动领域，具有很好的应用价值。

并联机器人工作空间分析与结构优化

郭建烨, 刘军

2022, (11): 20-26. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.003

摘要 HTML PDF(3392KB)

摘要:
以3-TPT并联机器人作为研究对象，建立了并联机构的运动学逆解和约束结构的运动学正解，给出了连杆和铰链极限约束条件的表达式。然后运用数值法获得工作空间点的集合，并根据并联机器人的实际应用环境，确定有效工作空间的定义，最后以有效工作空间体积最大为目标，基于并联机器人的基础结构尺寸，对连杆长度和约束结构转角范围进行优化，结果表明优化后的有效工作空间体积约是初始体积的1.5倍。

基于MATLAB的6R机械臂运动学的仿真研究

胡宇航, 张尚盈, 张晓艳

2022, (11): 27-32. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.004

摘要 HTML PDF(1539KB)

摘要:
为了更好地控制液压机械臂在工业生产中作业，以6R液压机械臂为研究对象，运用改进D-H法对其进行建模，建立正运动学方程，通过空间几何法和数值解析法结合的方式得到机械臂各关节角度变量的8组解。通过MATLAB软件中的Robots Toolbox对机械臂建模，在关节空间内对其进行运动轨迹仿真，得到各关节轴的角位移、角速度和角加速度随时间变化的平滑曲线，仿真结果验证了所建立的运动学方程的正确性以及该机械臂参数的合理性。为后续液压机械臂的运动规划及实时控制提供了必要的理论基础和正确的运动学模型。

基于两种建模方法的冗余并联机器人的动力学对比研究

郝亮亮, 刘小娟, 杜婷, 闫献国

2022, (11): 33-39. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.005

摘要 HTML PDF(1417KB)

摘要:
提出一种新型2-UPR/2-RPU冗余并联机器人并以其为研究对象，采用螺旋理论和拉格朗日法两种方法对其进行动力学建模与动力学对比研究。首先，采用封闭矢量法在全局坐标系下建立2-UPR/2-RPU并联机器人的运动学反解方程。其次，采用拉格朗日法求解了并联机器人各构件的速度关系并建立了其动力学模型。然后，采用螺旋理论对并联机器人4个支链中各关节和杆件的速度和加速度进行分析，同时结合虚功原理建立并联机器人的动力学模型。最后，以并联机器人动力学模型为基础，在MATLAB中编程得到并联机构的算法，求解得到了基于螺旋理论和拉格朗日方程建立的动力学模型各支链驱动力数值仿真结果，并通过与ADAMS软件的动力学仿真结果进行仿真验证和误差分析。结果表明：螺旋理论建立的动力学模型精度相对较高、方法方便且计算简单、更适用于少自由度并联机构动力学模型的建立和机构动力学的控制。极大地提高了2-UPR/2-RPU并联机器人响应速度和控制精度，满足磨床打磨曲面的精度要求，为机构的实践应用提供了可靠的理论依据并奠定了重要基础。

面向工业机器人配合使用的变位机设计开发与实验研究

才磊, 郭建飞, 李斌, 张晋

2022, (11): 40-44. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.006

摘要 HTML PDF(1322KB)

摘要:
设计了一款能够和机器人进行协调配合的变位机，建立起一套从负载侧到电机侧的计算方法和设计流程。上述设计主要包括性能指标制定、减速机和电机计算选型、传动系统设计计算，并采用有限元分析优化关键零部件的结构设计。为了验证变位机的实际性能，设计并实施了针对关键参数的实验测试，对变位机类产品的设计、验证具有重要的参考、借鉴意义。

基于ANSYS的镍钛合金心血管支架光纤激光切割温度场仿真

刘旭东, 李志永, 刘育辰, 柴明霞, 王永琪, 高存福

2022, (11): 45-51. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.007

摘要 HTML PDF(1868KB)

摘要:
为了研究光纤激光切割镍钛合金心血管支架过程中温度场分布情况，通过ANSYS有限元软件模拟建立了镍钛合金心血管支架三维仿真模型，运用APDL编程语言，实现高斯热源沿轨迹移动。采用单因素变量方法，探究激光功率、切割速度对不同切割轨迹温度分布以及变化的影响。结果表明，激光切割镍钛合金管时温度场分布近似为椭圆形，靠近热源中心处等温线分布较密集，远离热源中心等温线分布较稀疏。切割区域温度随激光功率的升高而增大，随切割速度的升高而降低。激光功率过大或切割速度过小时，会使熔渣在镍钛合金管内表面堆积严重。激光功率过小或切割速度过大时，会导致传递到管壁的热量不足，工件难以切透。仿真结果对实际切割参数的选取提供依据。

SiCp/Al复合材料电火花加工材料去除率及电极损耗研究

刘宇, 曲嘉伟, 李小明, 阎长罡, 张生芳, 王紫光

2022, (11): 52-58. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.008

摘要 HTML PDF(1507KB)

摘要:
SiCp/Al复合材料因同时具有铝基体和碳化硅颗粒的综合特性，因此在具有低密度，高导热率的同时还具备了高硬度等优良特性，在各领域中备受青睐。然而具有高硬度的脆性SiCp/Al复合材料，使得传统的接触加工方式因切削温度过高，刀具磨损严重和加工精度不满足要求等问题而难以进行，电火花加工通过电极与工件间的连续放电来蚀除材料属于非接触加工，因此常被用来加工SiCp/Al复合材料。在自行搭建的电火花加工试验台上，以SiCp/Al复合材料为对象开展工艺试验，研究了不同加工参数下材料蚀除率和电极损耗对加工过程的影响，并从复合材料的蚀除特性方面分析了影响加工的原因。

壳体结构对激光器输出功率的仿真及实验研究

冀小刚, 张志新, 王端, 陈燕, 鲁飞, 付世斌

2022, (11): 59-64. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.009

摘要 HTML PDF(3780KB)

摘要:
半导体激光器作为一种精密仪器，壳体结构对激光器工作时输出功率的稳定性至关重要。基于 ANSYS Workbench 软件对壳体进行有限元分析，得到壳体前8阶固有特征频率和相应振型，发现壳体薄弱环节。结合实验验证光路模块安装在壳体薄弱环节与非薄弱环节下，对半导体激光器输出功率的影响。仿真结果表明：壳体振型主要表现为整体与局部变形，薄弱环节主要分布在壳体几何中心位置处。实验结果表明：通过比较壳体不同位置下的实际输出功率，发现壳体薄弱处输出功率最大误差为10%，非薄弱处最大为4%。为后期优化半导体激光器的结构设计与提高其输出功率的稳定性提供参考。

激光切割机横梁多工况多目标动力学拓扑优化

张宇, 林毓培, 舒雷, 董俊红

2022, (11): 65-70. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.010

摘要 HTML PDF(2253KB)

摘要:
首先，以激光切割机伺服电机为振动激励源、激光头振动响应为加工精度评价参数，建立了振动系统仿真模型。接着，采用原点动刚度和振动传递函数评价方法，计算了多工况下激光头振动响应。然后，提出了一种多工况多目标动力学拓扑优化方法，在控制质量的前提下优化了横梁减重孔分布。最后，通过对比分析原横梁结构、横梁无减重孔和优化减重孔3种模型在多工况下的激光头振动响应获知：采用该多工况多目标动力学拓扑优化方法可合理优化横梁减重孔分布，是减小激光头振动响应、提高加工精度的一种有效措施。上述研究成果不但可为激光切割机频域动态力学性能分析提供参考，而且可为伺服电机与激光切割机结构性能匹配设计提供指导，具有良好的工程应用价值。

镍基合金微钻削加工现状与分析

张好强, 张傲, 吴昱鑫, 王鑫阁, 侯锁霞

2022, (11): 71-77. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.011

摘要 HTML PDF(1443KB)

摘要:
镍基合金因其优异的物理性能被广泛应用于航空涡轮发动机中，而航空涡轮发动机涉及到许多精密零件需要用微钻进行加工，钻削镍基合金时材料加工硬化现象严重，致使加工难度增加，刀具磨损严重，影响钻孔质量。分析了镍基合金微小孔钻削面临的难题，从切屑形成机制、钻削力与扭矩、钻削热和钻削温度等方面对微钻削机理进行了总结和讨论，分析了钻头的磨损形式、影响因素和磨损机制，探讨了影响毛刺、白层和圆度等孔加工质量的因素，从刀具几何形状、刀具材料和辅助钻削方法等方面提出了一些提高孔加工质量的措施。

方肩铣刀铣削钛合金腹板崩刃识别算法研究

毛一砚, 姜振喜, 朱绍维, 刘宽, 赵中刚

2022, (11): 78-83. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.012

摘要 HTML PDF(4294KB)

摘要:
为实现钛合金航空结构件切削加工过程中方肩铣刀崩刃异常的有效识别，提出了一种铣削腹板工况下的方肩铣刀崩刃识别算法。通过搭建方肩铣刀崩刃铣削试验平台，设计了崩刃铣削试验方案，通过开展试验分别得到了试验刀片完好状态和崩刃状态下的X、Y、Z向振动数据，通过空转振动信号幅值干扰情况选取了Y向和Z向振动数据进行每转均方根值的移动平均值计算，依据曲线差异选择了Y向数据进行特征值计算，并择优选取了3项特征值作为SVM模型分类训练输入，通过以其中2项特征值为输入得到了SVM训练模型，最后以验证刀片在同样工况下的振动数据为识别输入，成功验证了该SVM模型在方肩铣刀铣削钛合金腹板崩刃识别算法中的可靠性，其平均预测准确率达97%以上。

不同刀具高速干切削2219铝合金性能研究

王利利, 刘雪峰, 崔鑫, 赵尔华, 王星然, 李士鹏, 秦旭达

2022, (11): 84-91. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.013

摘要 HTML PDF(4020KB)

摘要:
火箭制造过程中有大量2219铝合金切削需求，其加工效率是影响燃料贮箱等制造周期的重要因素之一，虽然2219铝合金为易切削材料，但不同刀具在其高速切削时性能还有较大差异。文章研究了无涂层、极光DLC涂层、金刚石涂层等市场常用铝合金切削刀具，在1 004 m/min高速切削2219铝合金时切削载荷、刃口形貌、切屑形貌等随磨损的变化规律。结果表明，无涂层刀具和极光DLC涂层刀具磨损较快，随刀具磨损卷屑效果下降、表面粗糙度增大。刀具表面出现大量粘结、刃口轮廓结构发生明显变化。金刚石涂层刀具出现少量微崩刃但未发生明显磨损，始终保持较好的切削刃完整性。结合刀具成本、加工效率影响等综合考虑，金刚石涂层刀具在2219铝合金高速干切削时具有最高的性价比。

基于知识工程的滚刀设计系统开发

杨晨, 张巧丽, 徐敏, 李西宁, 刘育志

2022, (11): 92-96. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.014

摘要 HTML PDF(1176KB)

摘要:
随着齿轮被广泛应用在精密传动等领域中，为满足各领域的需要，齿轮的种类不断增多，精度要求不断提高，而滚刀需要满足齿轮加工的需求。滚刀中有很多相互关联的参数，计算量大，所以滚刀的设计过程较为繁琐，难度较大，用常规的设计方法难以满足滚刀生产周期和精度的要求。结合笔者公司在圆柱直齿渐开线齿轮滚刀设计方面的经验，开发了基于知识工程的滚刀设计系统。该系统通过输入被加工齿轮的基本参数，利用专家经验公式计算出齿轮滚刀的相关参数值，然后生成齿轮滚刀的三维模型和二维图纸，减轻了设计人员的工作量，提高了滚刀设计的效率和精度。该系统的研发对刀具的数字化设计和智能制造具有较大参考价值。

半结构装配数据的知识抽取及机床装配知识图谱构建方法研究

尹昱东, 王保建

2022, (11): 97-101. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.015

摘要 HTML PDF(1619KB)

摘要:
如果机床当中的零部件信息以及部件之间的关系以图谱的形式展示，能够更为有效获悉零部件周围相连的部件信息以及当前零件定位细节，又可以辅助工厂数控机床装配，解决装配数据分散、无规范以及装配效率低下等机床现状问题。由于当前表述机床三维信息软件有很多，因此相应文件格式也众多，导致复杂装配产品难以数字化管理，同时传统的单一连接关系难以全面描绘三维图形，以至于这方面深度学习模型效率不高，无法真正理解机床模型知识，知识推理能力几乎没有。而知识图谱以图的形式，可以表示多种模型部件连接关系，对知识的理解能力远超单一连接关系，可以提高知识推理能力。通过机床装配数据准备、装配知识抽取、知识推理、知识存储和知识可视化表示环节来完成从三维模型到知识图谱构建。

面向细长面特征的自动数控编程方法研究

柳大坤, 方喜峰, 王楠, 张胜文, 王沾, 徐精英

2022, (11): 102-108. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.016

摘要 HTML PDF(2037KB)

摘要:
为提高细长面特征数控编程效率和质量，研究了面向细长面自动数控编程方法。在MBD模型中获取待加工特征的工艺信息并生成特征图像；从特征图像中提取和优化了加工参考轨迹；将优化后的参考轨迹线投影至原特征面并以此自动生成了刀轨和NC代码。最后，在NX平台开发出基于该方法的原型系统并以某船用柴油机关键件作为测试对象进行测试。测试结果表明，该方法可实现细长面特征数控程序的自动生成，可有效减少人机频繁交互；相较于传统编程，该方法生成的NC代码平均减少了近65 %的加工时间。

考虑温度影响的机床螺栓结构接触特性分析

雷声, 毛宽民, 李明, 赵飞宇

2022, (11): 109-115. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.017

摘要 HTML PDF(2263KB)

摘要:
螺栓连接结构广泛应用于机械装备之中，其特性对整体结构的力学性能有显著影响。由于螺栓杆及连接构件热伸缩系数上的差异，温度变化导致的螺栓杆及连接件的热变形会使得螺栓的预紧力发生变化，从而影响整体结构的动力学特性。文章基于有限元分析研究温度对螺栓连接结构接触特性的影响，并以机床中常用的铸铁材料为例，依次研究了连接板厚、螺栓直径、螺栓预紧力与温度耦合情况下的接触特性，并采用克里金插值法构建了螺栓接触特性参数库。结果表明：当连接板的厚度较小时，温度变化对接触特性影响并不显著，当板厚增大到一定程度后，温度变化会使接触区域的变化及接触应力的变化显著增大；预紧力较小时，温度变化影响接触区域大小和平均接触应力，预紧力增大到一定程度后，温度变化对接触特性的影响不明显。

插件机龙门横梁的热态特性分析

胡意波, 高自成, 李立君, 邹洋, 乔志东

2022, (11): 116-122. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.018

摘要 HTML PDF(2404KB)

摘要:
针对插件机在工作过程中因受热变形而影响加工精度的问题，以深圳某公司的一种异型插件机的横梁结构为研究对象，基于理论力学、材料力学和热力学等理论，结合相关软件，研究横梁在受外力和温度共同作用下的刚度特性。在稳态热力学分析的基础上进行瞬态分析，通过瞬态分析得到了横梁和滑块随时间变化的温度场和变形量等热态参数，结果表明：横梁温度场达到稳态的时间在1 875 s以后；100~250 s左右横梁的温度变化较大；横梁受温度和外力共同作用下的最大总变形为0.354 mm，受温度影响的变形量约占总变形的52.9%；通过计算滑块中心点的位置变化，结合实验结果，为后期的软件补偿误差和横梁的优化设计提供一定参考。

CFRP连接孔几何误差对螺栓连接结构拉伸强度的影响规律研究

高学敏, 石大鹏, 许彦伟, 殷银银, 张钦莹

2022, (11): 123-130. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.019

摘要 HTML PDF(2246KB)

摘要:
针对CFRP沉头螺栓连接孔制孔几何误差对连接结构拉伸强度的影响规律开展了相关研究。为了更为准确预测连接结构的应力变化情况，首先基于准静态试验建立了TC4ELI钛合金的本构模型，并基于Hashin失效准则以及界面的双线性本构建立了复合材料模型，在此基础上形成了复合材料沉头螺栓连接结构的有限元模型，并针对3个主要的制孔误差对连接结构力学性能的影响进行了数值模拟以及实验验证。研究结果表明所建立的有限元模型能够较为准确地预测连接结构失效形式以及拉伸强度。其次，相较于沉头角度以及倒角半径误差，沉头深度几何误差对最终连接结构最大应力值的影响最为显著，同时锪窝孔尺寸上下偏差对连接结构拉伸性能的影响具有较为明显的差异性。

异形偏心零件的动平衡调节工装的设计及应用

高源, 张小飞, 杨培辉, 崔涛, 李杰, 吴伟宏, 张鹏, 王永国

2022, (11): 131-136. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.020

摘要 HTML PDF(10553KB)

摘要:
鉴于航天产业的生产任务不断加重，研究航天发动机零件的高效加工工艺方法已成为各企业交付生产任务的重要手段之一。面对加工余量多、精度要求高且结构偏心的零件，通过专用工装的设计，有效调节零件的动不平衡，从而实现零件加工效率的有效提升。针对一款体型较大并伴有明显偏心的零件，通过增设配重块，采用多点辅助支撑，对零件实现全约束，增加零件加工系统整体刚性的同时，大幅提升了其加工效率。对设计的专用工装进行了静力学仿真，对其高转速运转下的应力和位移进行了分析，预测了零件在引入工装后的实际加工最高转速，同时进行了实验验证，最终实现该零件的加工效率提升至少1倍。

基于BP-PSO的电驱质量预测模型及工艺参数敏感性分析

王峰, 万冶, 陶小亮, 赵世金, 赵鑫

2022, (11): 137-143. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.021

摘要 HTML PDF(1257KB)

摘要:
机械产品的质量预测可有效提高产品合格率，提升工厂效益。基于电驱生产工艺中的质量追溯与生产工艺数据，以电驱产线MES系统收集到的数据为训练和测试样本，建立了BP-PSO电驱质量预测模型。依据实际生产数据，确立气密性监测为关键质量特性，经过数据相关性分析提取关键工位数据作为此模型的输入，以气密性检测值作为输出。经过对比实验表明该模型在平均绝对误差和平均绝对误差百分比上比传统BP模型有良好的提升，能够较为精准地对生产质量进行预测。并在此模型基础上利用Sobol全局敏感性分析方法获取生产工艺参数的总敏感度和一阶敏感度并对其进行排序，分析了生产工艺参数对生产质量的影响。

涡轮盘榫槽加工工艺及变形控制方法研究

于建华, 李勋, 丁志纯

2022, (11): 144-149. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.022

摘要 HTML PDF(2307KB)

摘要:
涡轮盘毛坯粉末冶金制备工艺过程中形成的内部残余应力是影响榫槽尺寸精度和使用稳定性的重要因素。分析了加工过程中材料残余应力导致变形的机理，提出了“线切割+磨削”的变形控制组合加工工艺。针对涡轮盘榫槽的加工变形特点，设计V形槽实验测量出了涡轮盘残余应力变形规律，进而提出采用大余量粗切释放应力、小余量精切修复变形的加工工艺，此方法可有效控制榫槽加工中的残余应力变形，保证了磨削工序的余量均匀。通过磨削去除重融层并保证精度的使涡轮盘榫槽精加工余量获得较好的一致性。最终，磨削后的精度比设计要求提高了50%以上。

剐齿加工几何位姿误差补偿系统的开发*

薛凤, 林晓川, 洪荣晶, 胡敏

2022, (11): 150-155. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.023

摘要 HTML PDF(4090KB)

摘要:
针对数控剐齿机床制造和装配过程中产生的几何误差，开发出自动生成几何位姿误差补偿代码的系统。首先,基于剐齿加工原理和齐次坐标变换理论建立机床运动传动链,得到剐齿加工成形函数。然后,通过实际逆向运动学误差补偿方法对成形函数进行求解。最后，分析软件所需功能模块，在Qt跨平台开发框架下进行人机界面设计，使用C++编程语言编写程序，开发剐齿加工几何位姿误差补偿系统。该系统可实现刀具参数计算、工件参数计算以及几何位姿误差补偿G代码的自动生成。通过VERICUT模拟加工，验证了该系统的正确性，结果表明补偿后齿轮精度得到了提升。本系统的开发为实现剐齿几何误差自动补偿提供了理论和实践基础。

基于数字孪生的滚动轴承健康状态预测

拓云天, 崔洁, 王津沓, 杨泞宁, 韩飞, 李富国

2022, (11): 156-162. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.024

摘要 HTML PDF(1979KB)

摘要:
滚动轴承的健康状态在很大程度上决定了机械设备的可靠性水平。对滚动轴承进行健康状态预测有助于机械设备的安全性运行。因此，提出了一种基于数字孪生的滚动轴承剩余寿命实时预测方法。首先，该方法基于数字孪生的数字化技术手段获取滚动轴承的实时感知信息，从而建立考虑实时工况变化的滚动轴承数字孪生模型。其次，通过非线性布朗运动建立考虑测量误差的剩余寿命预测模型。然后，采用极大似然估计方法求解模型中的未知参数，并利用贝叶斯理论实时更新参数，从而对滚动轴承的剩余寿命进行实时预测。最后，通过滚动轴承的全寿命周期信息分析验证了该方法的可行性和有效性。

正交法/响应面法四点接触桃形沟球轴承参数优化

高福生, 贾瑞超, 姜淑凤, 闫朝竣, 王俊峰

2022, (11): 163-168. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.025

摘要 HTML PDF(1179KB)

摘要:
为研究四点接触型桃形沟球轴承寿命提升问题，以某车床伺服电机中的四点接触球轴承为原始研究模型，以滚子数量、滚子直径、垫片角及轴承游隙为影响因素，以轴承基本额定寿命为目标函数，利于基于正交实验法和响应面法对四点接触球轴承结构参数与寿命延长建立关系，得到载荷F值的大小及等高线图进行判断。结果表明：增加滚子数量与增加滚子直径有利于提升轴承使用寿命；增加垫片角数值可以使轴承寿命先增加后减少再增加；增加轴承游隙使轴承寿命先增加后趋于平稳。该研究方法可使垫片角和轴承游隙对提升轴承使用寿命的影响复杂规律得到线性表达，优化后四点接触球轴承使用寿命提升了54.33%，为该类轴承优化设计提出新的设计思路。

基于IIGA的分布式装配置换流水车间调度

董海, 王志彬

2022, (11): 169-176. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.026

摘要 HTML PDF(1474KB)

摘要:
针对分布式装配置换流水车间调度问题，提出一种改进的迭代贪婪算法进行求解。首先，以最小化总流经时间为优化目标建立数学模型，提出一种改进的迭代贪婪算法，采用结合CDS（campbell dudek smith）和NEH（nawaz-enscore-ham）的启发式方法以生成较高质量的初始解，提高种群的多样性；其次，针对可重构产品与作业设计破坏和重构过程，将移除的序列插入指定位置，采用本地搜索策略获得新的解决方案；最后，通过不同规模的仿真实验对本文所提算法与其他四种智能算法进行对比，实验结果表明改进的迭代贪婪算法在求解分布式装配置换流水车间调度方面具有高效性和稳定性。

基于遗传算法的生产线多目标优化研究

贺田龙, 邵明国, 白晓庆, 曹泽, 李艳鹏

2022, (11): 177-182. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.027

摘要 HTML PDF(1415KB)

摘要:
AGV（automatic guided vehicle）作为物料运输的载体，使生产线物料按节拍流动，是产线设计的关键部分。针对产线初步规划方案中AGV的数量、配送量及速度参数未确定影响产线最佳方案设计的问题，将产线产品生产周期、暂存区总容量、设备平均利用率及AGV平均利用率作为多个目标。采用全因子试验方法，探究AGV的数量、配送量及速度3个因素对多个目标的影响及其变化规律，确定关键因子与优化目标。建立多目标数学模型，采用遗传算法求解，调整并行工序数量，获得优化方案并仿真验证。研究结果表明：该方法能够有效求解问题，使作业的AGV数量减少至1辆，提高资源利用率，降低企业投资成本。

基于组合规则的作业车间AGV联合调度优化

钟宏扬, 彭乘风, 廖勇, 李翔

2022, (11): 183-192. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.028

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摘要:
以具有自动导航小车(automated guided vehicle, AGV)储运系统的智能车间为研究背景，针对作业车间内机床与AGV联合调度优化问题开展研究。首先，分析作业车间AGV联合调度问题特征，以此建立AGV-加工设备联合调度问题的数学模型以便精确算法求解；随后，将联合调度问题解耦成工序排序与AGV选择两个强关联的子决策问题，在此基础上构建了一套组合规则算法生成框架，并嵌入多样化的启发式规则，设计多种组合规则算法；最后，针对差异化场景算例，对比分析商业求解器Gurobi与组合规则算法的求解结果，并深入分析组合规则算法的有效性和场景适应性。

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2022年第11期

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