制造技术与机床

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郑中鹏, 金鑫, 郭嘉靖, 高瑞麟, 井浩, 李二波

2022, (6): 5-10. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.001

摘要 HTML PDF(2049KB)

摘要:
微小型车铣复合加工机床可实现一次装夹完成大部分零件加工工序，是微小型复杂结构件加工必不可少的数控设备，作为精密加工数控设备，其自身的空间几何误差直接影响零件的加工精度。以北京理工大学自主研发的超精密微小型车铣复合加工机床CXKG25-I为研究对象，首先开展超精密车铣复合机床空间几何误差元素分析，获得机床的57项空间几何误差，并基于多体系统理论方法建立超精密车铣复合加工机床的空间几何误差模型。然后开展了空间几何误差因素的灵敏度分析，并揭示了影响机床加工误差的关键敏感因素，其分析结果指导和优化超精密车铣复合加工机床结构设计与制造。

光学元件超光滑表面的流体动压抛光特性研究

付振峰, 王振忠, 王彪, 申冰怡, 黄雪鹏

2022, (6): 11-17. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.002

摘要 HTML PDF(2249KB)

摘要:
流体动压抛光基于流体剪切效应可实现非接触微去除，可获得粗糙度1 nm以下的超光滑表面，在先进光学及微电子材料加工领域有很好应用前景。基于球体弹性发射加工方式设计流体驱动抛光球，通过Fluent软件对抛光区流场仿真，分析了流体速度以及工件表面压力和剪切力分布，从抛光间隙、工具球直径及主轴转速等3个参数探究其对工件表面所受最大压力和剪切力的影响规律。设计单因素抛光试验进行参数优选，并开展小口径（20 mm×20 mm）抛光试验，工件表面粗糙度RMS从16.939 nm下降至2.467 nm的结果，初步实验表明该加工方式在光学元件的应用具有可行性。

抛光缎带二次型断面对压力场创成影响机制的交叉实验研究

杨航, 顾建华, 黄文, 何建国

2022, (6): 18-24. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.003

摘要 HTML PDF(1521KB)

摘要:
磁流变抛光缎带二次型断面几何形状及嵌入深度是影响磁流变抛光过程压力场大小的重要因素。文章通过建立平面、球面和凸面3种实验模型，对实验断面嵌入深度和形状进行交叉组合对比实验。对比不同形状的二次型断面对磁流变抛光压力场创成的影响；探究嵌入深度改变的情况下其对抛光缎带压力场强度创成的影响及抛光缎带去除效率的影响。实验结果表明，凸面二次型断面在不同嵌入深度下的整体压力值为3个模型中最大；在平面二次型断面中，嵌入深度与压力场的水平呈现正相关；在球面二次型断面模型中，随着球面二次型断面嵌入深度的不断改变，其压力值呈现出集中分布的现象，仅有极少数区域压力值偏离压力值集中分布区，压力值集中分布区域为5.57~8.24 MPa；在凸面二次型断面模型中，凸面二次型断面嵌入深度与整体压力值也呈现正相关的关系。

FDM-3D打印熔体挤出速度关键因素分析

王君, 杨博, 任前程, 姜荣俊

2022, (6): 25-30. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.004

摘要 HTML PDF(1488KB)

摘要:
针对FDM成型过程中熔体挤出速度与喷头扫描速度不成配比而引起的喷嘴堵料、模型拉丝现象，采用正交试验方法并结合ANSYS Fluent软件，对喷头内的流道结构参数及不同打印参数条件下进行仿真计算，并对正交试验结果进行极差分析与单因素试验结果分析。结果表明：影响熔体挤出速度最大因素是送丝速度，其次是喷嘴内径，最小是收敛角、出口段长度和打印温度，并提出了送丝速度60 mm/s，喷嘴内径0.4 mm，打印温度210 ℃ ，出料段长度L=1.5 mm，收敛角150°为最优工艺方案。最后建立了熔体挤出速度与影响因素之间的指数预测模型并验证了模型准确性。

基于熔融沉积3D打印机的多色切换模组设计

王勇刚, 吴学呈, 高文杰, 职山杰, 黄双君, 高泰

2022, (6): 31-36. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.005

摘要 HTML PDF(2493KB)

摘要:
传统熔融沉积工艺（FDM）3D打印机只能打印单色或双色模型，为了实现多色彩模型三维实体快速成型，对普通FDM双喷头3D打印机的机械结构以及控制逻辑进行深入研究，设计出了一款支持在任意双喷头3D打印机上安装的3D打印机多色切换模组。实际多色打印测试结果表明，基于该设计方案加工的多色切换模组可以精确、稳定地完成多色彩模型三维实体快速成型。实验表明打印温度为180 ℃ ，采用200 mm/s的打印速度时，产品打印质量较高为FDM多色3D打印提供了新的实现方法。

选区激光熔化金属增材制造设备控制系统设计与研究

黄凯俊, 柳玉文, 文珊珊, 李鹏, 朱亚奇, 匡婷玉, 张春杰

2022, (6): 37-43. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.006

摘要 HTML PDF(1952KB)

摘要:
针对选区激光熔化金属增材制造设备的控制系统的设计，力求提升金属增材制造设备运行的稳定性和可靠性，通过优化控制系统架构以及设计结构化的通讯协议的的方法，设计了一种基于QT+PLC+RTC平台实现的SLM金属增材制造设备控制系统，重点研究激光器、振镜器、电机控制器等外围设备配合与控制问题，实现了一套人机交互友好、打印过程全方位的自主可控、多线程协同运行的高可靠性的金属增材制造设备的控制系统。

基于LMD能量熵和支持向量机的齿轮箱故障诊断

徐乐, 朱玉斌, 郎超男

2022, (6): 44-49. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.007

摘要 HTML PDF(1653KB)

摘要:
针对小样本情况下齿轮箱复合多种故障特征难以提取和分类的问题，提出了基于局部均值分解（LMD）能量熵和支持向量机（SVM）的故障诊断方法。首先利用LMD方法对采集的齿轮箱振动信号进行分解，得到有限个PF分量；然后根据不同故障下齿轮箱振动信号在频域区间内分布不均的特性，分析出PF分量能量在不同频域范围离散情况，即求出LMD能量熵；最后利用SVM多故障分类器对提取出的特征展开训练和测试，进行齿轮箱故障分类。实验结果显示，即使在小样本情况下，且同时存在非单一、多种齿轮箱故障时，基于LMD能量熵和SVM方法也可以对齿轮箱故障进行特征提取和精准分类，实现齿轮箱故障诊断。

基于MRE与特征类的轴承故障诊断方法

李富国, 王俊元, 武增荣, 林炳乾, 吕品德, 范瑞天

2022, (6): 50-54. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.008

摘要 HTML PDF(1293KB)

摘要:
针对滚动轴承振动信号难以提取的问题，为实现故障特征准确分类目的。通过多尺度极差熵（MRE）和EigenClas融合，提出了一种MRE-EigenClass分类方法来诊断轴承故障模式。首先，MRE从不同状态下轴承的振动信号提取20个尺度的特征向量，最后将提取到的特征向量输入到EigenClass 分类器，得到分类结果。实验证明，提出的MRE与EigenClass算法能有效提取滚动轴承振动信号的特征，并且实现高精度分类。与其他故障识别的分类器相比，本方法具有更高的故障识别准确率，识别精度达到98.86%。

电极材料对不锈钢短电弧-电化学复合加工性能影响研究

张儒, 胡国玉, 周建平, 张晟晟, 代向宇

2022, (6): 55-61. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.009

摘要 HTML PDF(1700KB)

摘要:
短电弧-电化学复合加工(SEACM)是一种新型的复合加工方式，利用短电弧放电进行材料的高效蚀除，利用底面间隙电化学作用进行表面修整。不同的电极材料具有不同的材料特性，会直接影响复合加工的加工性能、工件的表面质量及尺寸精度。采用铝、石墨、不锈钢和紫铜作为电极材料，探究不同电极材料在短电弧-电化学复合加工模式下对304不锈钢的影响规律。从材料去除率（MRR）、相对电极损耗率（RTWR）、表面粗糙度（SA）和表面宏微观形貌等角度进行分析。结果表明，使用紫铜电极具有较高的材料去除率，低的相对电极损耗率，良好的表面质量以及更薄的再铸层厚度，所以更适合作为复合加工的电极材料，为后续短电弧-电化学复合加工模式下电极材料的选择提供了理论依据。

304不锈钢表面织构液相辅助激光制备

翟帅杰, 冯启高, 张秋臣, 逄明华, 马利杰

2022, (6): 62-68. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.010

摘要 HTML PDF(3180KB)

摘要:
改善304不锈钢表面激光加工氧化及熔融物粘结，得到三维表面织构形貌，调控其表面润湿及摩擦学特性。将304不锈钢试样分别置于空气及无水乙醇与双氧水（体积比50∶1）混合液中，利用激光技术对其表面进行交叉干涉扫描加工。借助白光干涉仪、扫描电镜、能谱及接触角测量仪，测量两种介质下试件表面的三维形貌、元素含量及接触角值，评价其加工氧化、三维表面形貌与润湿特性。空气介质中试样表面的氧元素含量增加了41.5%，加工熔融物粘结现象明显；而液相介质下试样表面的氧元素含量减少了19.4%，熔融物粘结现象基本消除，表明液相环境下试样表面的加工氧化、熔融物粘结的问题得到明显改善。再者，空气介质中激光加工的表面形貌多具有单向特性，液相环境下激光加工试样表面时，固-液界面液体快速气化形成气泡，对激光光束起到了散射及对固-液界面的负压冲击作用，形成了各向同性的三维类波浪形微凸形貌，具备更优的表面润湿及微流体调控特性。液相辅助技术能明显改善304不锈钢的表面激光加工质量，得到润湿性更优的三维形貌。

46MnVS5连杆脉冲激光切割裂解槽实验研究

张传友, 王冠, 刘赞丰, 张雅文

2022, (6): 69-73. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.011

摘要 HTML PDF(1975KB)

摘要:
分析总结了不同脉冲光纤激光加工参数（脉冲功率、脉冲频率、脉冲宽度和切割速度）对新型胀断连杆材料46MnVS5裂解槽几何尺寸的影响规律。结果显示：随着脉冲功率、脉冲频率和脉冲宽度的增大，裂解槽的深度和宽度都有不同程度的增加，其中脉冲功率对张角的影响较大，脉冲频率和脉冲宽度对张角的变化不明显；槽深和槽宽随着切槽速度的增加均减小，张角则在一定尺寸范围内变化。当加工出来的槽深在450~700 μm、槽宽在150~200 μm时，张角在15°~20°范围内变化，可满足加工要求。

TC4钛合金平面磨削力分析与验证

王小松, 胡晖, 张小民, 刘鑫

2022, (6): 74-79. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.012

摘要 HTML PDF(1291KB)

摘要:
磨削力对磨削温度、砂轮磨损等有重要影响，是评判TC4钛合金磨削性能的关键指标。由于砂轮磨粒大小、形状差异以及分布的随机性，磨削过程难以定量表述，已有磨削力模型的推导大部分基于一定的假设，与实际存在偏差。通过磨屑变形力与磨粒横截面积的关系以及法向压力与压入深度的关系建立了单颗磨粒磨削力模型；基于磨屑的横截面积与工件体积去除率，建立单颗磨粒磨削力与单位宽度磨削力的联系，进一步推导出TC4钛合金的平面磨削单位宽度磨削力模型。结合实验数据，得到试验条件下的磨削力解析式。分析表明：法向磨削力的平均相对误差为4.9%，切向磨削力的平均相对误差为5.1%。

切削参数对316H不锈钢切削力影响的仿真研究

汪林, 姜增辉, 王书利, 张闻捷

2022, (6): 80-83. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.013

摘要 HTML PDF(1255KB)

摘要:
316H不锈钢由于其低热导率、高强度、高延展性和高加工硬化的特性，使其切削加工较为困难。为了探索切削三要素对切削力的影响规律，建立了车削316H不锈钢仿真模型并运用正交仿真实验进行研究。使用了极差分析法和方差分析法分析，并最终得到了影响切削力主次顺序的不同切削参数，给出了最小切削力下的最合理的切削参数。

基于模糊数据处理的我国机床技术差距评价体系

苏铮, 李丽, 许静静, 刘炳业, 刘志峰, 杨聪彬

2022, (6): 84-91. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.014

摘要 HTML PDF(2039KB)

摘要:
长期以来，我国以数控机床为代表的装备制造业重点产品技术差距缺乏量化测度研究，导致无法用客观的表征方法来衡量和评价数控机床技术发展水平。针对以上问题，从共性技术、典型主机产品、数控系统和关键功能部件4个方向出发进行技术要素项细分，构建了对标世界先进领先水平的高档数控机床技术差距评价体系；提出我国机床技术水平与国际（地区）先进水平的年代差距量化表征方法；建立了基于模糊数据处理的分项技术水平评价模型、共性技术产品水平评价模型和产品关键技术综合评价模型。最后，基于该体系进行了大样本数据调研，基于评价模型进行了机床技术年代差距量化分析，评价结果可为政府科学决策及行业发展规划提供重要支撑。

SA-PSO混合算法的侧铣刀轴轨迹规划

韩军, 姚晟

2022, (6): 92-99. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.015

摘要 HTML PDF(2251KB)

摘要:
针对非可展直纹面的原理性误差问题，采用单个刀轴位置的误差判定函数作为目标函数，即单个刀轴上的各点到非可展直纹面的距离减去刀轴半径的平方最小。在MATLAB中利用SA-PSO（模拟退火算法和粒子群算法）混合算法对其进行求解，该混合算法解决了单刀位情况下刀轴最优位置的寻求问题。通过对比PSO算法和SA-PSO算法包络误差的极差值均值表明：SA-PSO混合算法欠切和过切误差对比于单一的粒子群算法减少了14.7%，实际加工并检测叶片精加工的表面误差验证了方法的可行性。

基于分区域虚拟材料方法的轴承结合部精确建模方法研究

陈勇将, 汤文成, 郭魂, 华洪良

2022, (6): 100-107. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.016

摘要 HTML PDF(2046KB)

摘要:
针对滚动接触可动结合部虚拟材料模型未考虑滚动体与滚道接触应力分布不均的问题，提出了一种分区域虚拟材料结合部建模方法。以滚珠轴承为例，首先建立了可用于分析不同滚珠相位角处接触应力分布情况的滚珠轴承理论模型。然后，基于此模型获得的滚珠与滚道接触应力分布特性，采用分区域虚拟材料结合部模型等效表征非均匀接触特性，最终建立了考虑非均匀接触的滚珠轴承结合部虚拟材料模型。搭建了含不同尺寸滚珠轴承的主轴箱实验平台，通过试验验证此建模方法的有效性。结果表明：分区域虚拟材料结合部建模方法是一种表征滚珠与滚道接触应力分布不均的有效方法。

钢板锈蚀层激光清洗的热力学分析研究

张众, 孙兴伟, 杨赫然, 董祉序, 刘寅

2022, (6): 108-112. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.017

摘要 HTML PDF(1542KB)

摘要:
为探索钢材表面锈蚀层的激光清洗去除机制。基于热传导方程建立钢板锈蚀层表面温升的数学模型，得到锈蚀层去除的激光功率密度，该激光功率密度与已知实验结果误差为2%左右。在此基础上，采用有限元软件对清洗区域进行温度场与热力耦合分析，得到锈蚀层与基底的温度分布特性。分析可知采用计算得到的阈值进行清洗时，可实现一定厚度的锈蚀层去除，同时，基底温度低于钢材熔点，表面并未被破坏。此外，由热力耦合引起的弹性变形，有助于锈蚀层与钢材基底的分离。文章提出的表面温升数学模型与热力学分析结果可对钢板表面锈蚀层激光清洗提供理论指导。

运动平台磁悬浮直线同步电动机驱动系统RBF-PID自学习控制的研究

彭敬淇, 蓝益鹏

2022, (6): 113-118. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.018

摘要 HTML PDF(2094KB)

摘要:
针对运动平台磁悬浮直线同步电动机驱动系统存在的非线性、耦合性以及外部扰动的不确定性问题，提出一种RBF神经网络PID自学习控制器。首先对磁悬浮直线同步电动机的结构及其运行机理进行详细介绍；并建立磁悬浮直线同步电动机的数学模型，推导出电压方程、磁链方程、水平推力方程以及水平运动方程的表达式；设计一种基于RBF神经网络的PID自学习控制器，RBF神经网络中一般采取梯度法对参数w、b、c进行整定，为能有效地缩短网络的学习时间，并减小系统的振荡，论文在RBF神经网络中引入动量因子项，通过MATLAB对控制系统进行仿真，验证RBF-PID自学习算法较PI控制器有更好的稳定性和抗扰动性。

小型五轴雕刻机的设计及静动态特性分析

刘斌, 李玮, 王钧, 郭志伟, 魏新宇, 王泰恒

2022, (6): 119-128. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.019

摘要 HTML PDF(3822KB)

摘要:
为了保证所设计的小型五轴雕刻机的机械结构能够满足其机械特性，采用UG对五轴雕刻机结构进行设计建模，并将模型进行静、动态特性分析。首先根据导轨的受力情况和约束条件，在UG中解算其不同载荷下的静力学特性；其次对龙门结构静力学特性进行了分析；最后对雕刻机整体进行模态分析和谐响应分析。分析结果显示：导轨的位移变形量最大值为1.838×10^–6 mm，最大应力大小为1.034 MPa，符合设计要求；雕刻机实际工作频率在0~400 Hz，当激振力频率接近900 Hz和1950 Hz 两个固有频率时才会发生共振，故不会发生共振。由分析结果、样机实验结果和对比结果得出结论：该五轴雕刻机床身静刚度良好，已达到设计要求并优于其他雕刻机，为五轴雕刻机结构的优化设计提供了理论依据。

砂带磨削钛合金表面粗糙度工艺参数的敏感性研究

伍娅, 乔虎, 曹岩

2022, (6): 129-133. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.020

摘要 HTML PDF(963KB)

摘要:
为了获得给定范围内的砂带磨削钛合金表面粗糙度工艺参数的最优区间，以钛合金TC4为研究对象，进行砂带磨削表面粗糙度试验。构建砂带磨削钛合金表面粗糙度的经验公式，分析表面粗糙度对工艺参数的灵敏度，获得工艺参数的稳定域与非稳定域。结合正交试验中的极差分析，得到工艺参数对表面粗糙度的影响曲线，进行了工艺参数的区间优选。研究结果表明：表面粗糙度对磨料粒度的变化最为敏感，对砂带线速度的变化最不敏感；磨料粒度的优选范围为120#~150#，砂带线速度的优选范围为15~20 m/s，磨削压力的优选范围为10~15 N。本研究对砂带磨削钛合金表面粗糙度控制提供了理论方法与试验依据。

提高连杆大小孔中心线平行度的工艺改进及试验研究

韩彦龙, 王峰

2022, (6): 134-139. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.021

摘要 HTML PDF(1680KB)

摘要:
基于某往复式压缩机连杆加工工艺流程，得出导致连杆大小孔中心线平行度差的主要因素。采用有限元法探究了精镗工序夹具压紧力最优值；依据数理统计理论，对定位面落差与精镗工序、珩磨工序大小孔中心线平行度关系进行了试验研究。结果表明：精镗工序压紧力最优值为3.5 MPa左右；不同落差分别对精镗工序和珩磨工序连杆大小孔中心线平行度有一定影响但影响趋势不统一，且落差为0或接近0时各工序大小孔中心线平行度均较佳。工艺改进方案为：精镗工序夹具压紧力由4.5 MPa降至3.5 MPa；精镗工序提高连杆大头端定位基准面25 μm，珩磨工序提高连杆小头端定位基准面18 μm；珩磨工序改用浮动珩磨夹具。经持续一年生产验证，同一生产线工艺改进方案下连杆大小孔中心线平行度合格率可提高约1％。

行星齿轮架中空多向锻造工艺及模具设计

刘乐, 殷银银, 金宏, 关悦, 郑鹏辉, 万志慧

2022, (6): 140-146. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.022

摘要 HTML PDF(2188KB)

摘要:
行星齿轮架是行星减速器内受力最大的零件，必须具有足够的强度和刚度，起到均匀分配行星齿轮载荷和传输全部功率到轴的作用。目前多采用圆棒料车削加工和分体焊接的方式生产，但是其加工效率低、成本高，特别是端部圆周方向4个方孔加工难度很大。以某型号行星齿轮架为研究对象，针对现有加工工艺成本高、效率低的问题，提出一种新的中空多向锻造工艺，以提高效率、降低成本。根据该行星齿轮架的结构特点，制定中空多向锻造工艺，利用Deform-3D对成形过程进行了有限元模拟分析，分析了金属流动规律、等效应力分布和载荷-时间曲线等，最后根据模拟结果设计相应模具结构并进行工艺试验。结果表明，在行星齿轮架多向分流成形过程中，金属流动较为平稳，最大载荷为5.94 ×10⁶ N，模具在许用应力范围之内，金属流线基本沿零件轮廓分布，工艺试验得到的锻件尺寸满足设计要求。说明本文设计的行星齿轮架中空多向锻造工艺和模具结构可行，对该类零件的批量生产具有一定的指导作用。

基于PSO-LSSVM和NSGA-Ⅱ的心电记录仪外壳注塑工艺优化

王德炤, 范希营, 刘欣, 王常晶, 李春晓

2022, (6): 147-152. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.023

摘要 HTML PDF(2150KB)

摘要:
心电记录仪是精密的医疗设备，但受注塑工艺的影响，其外壳在注塑生产过程中易产生翘曲和收缩，极大地缩短了使用寿命。针对该问题，提出了一种基于粒子群算法优化的最小二乘支持向量机模型(PSO-LSSVM)和改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)相结合的注塑工艺参数多目标优化方法。首先基于正交试验所得样本，利用PSO-LSSVM算法分别了建立翘曲和体积收缩率的预测模型，再结合NSGA-Ⅱ进行全局优化。对优化得到的Pareto最优解集进行CRITIC综合分析，最终得到了最优工艺参数，此时，塑件的翘曲最小为0.438 3 mm，体积收缩率最小为8.729%，比优化前分别降低了6.98%和14.92%。同时，对最优工艺参数进行注塑成型试验，通过测量发现塑件的成型质量较好，达到了实际生产要求。该研究为进一步改善注塑件的质量缺陷提供了理论依据。

基于改进粒子群算法数控磨床可靠性分配优化研究

范晋伟, 刘会普, 张理想, 李伟华

2022, (6): 153-157. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.024

摘要 HTML PDF(1276KB)

摘要:
为了研究数控磨床整机可靠度相同条件下成本最低的可靠性分配方案，结合目标函数和限制优化条件，提出了一种改进粒子群算法。首先，介绍了改进粒子群算法的基本理论；然后，结合广义可靠度-成本函数模型，建立了数控磨床的可靠性-成本函数模型；接下来，分析了数控磨床子系统之间的可靠度关系，构建了可靠度分配非线性规划模型；最后，利用改进粒子群法对模型进行求解，并与遗传算法求解结果作对比。结果表明：在保证可靠度条件下，改进粒子群算法优化结果更为合理。研究结果已反馈给厂家并获得认可，对提升数控磨床整机的可靠性水平有重要意义。

基于改进遗传算法的自由曲面测量路径优化

徐传法, 王士军, 王冉, 李建宏, 齐娜

2022, (6): 158-163. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.025

摘要 HTML PDF(1402KB)

摘要:
为提高三坐标测量机对自由加工曲面的测点检测效率，针对传统遗传算法收敛速度慢且易陷入局部最优解的问题，引入自适应调节机制，从种群个体的适应度分布情况与个体适应度值两个方面实现交叉与变异概率的自适应参数调节，提高了算法效率，降低了早熟概率；采用贪婪交叉算子与贪婪倒位变异算子，加快了算法的收敛速度。实验结果表明，改进的遗传算法能够更高效且优质地完成自由曲面测量路径优化。

基于参数不确定性条件下的齿轮弯曲疲劳可靠性灵敏度分析

李明凯, 康贺铭, 李永平, 杨溥, 陈雨, 于欢, 邓海龙

2022, (6): 164-169. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.026

摘要 HTML PDF(1579KB)

摘要:
文章旨在研究基于参数不确定条件下的齿轮弯曲疲劳可靠性计算及可靠性灵敏度分析。在应力比为0.04条件下进行弯曲疲劳试验，建立了齿轮S-N曲线及不同可靠度下的P-S-N曲线；虑及不确定性因素，基于应力-强度干涉模型，采用蒙特卡罗法对齿轮弯曲疲劳可靠度进行模拟计算，结果良好；结合可靠度模拟计算结果与灵敏度计算模型，得到了去除量纲后各项随机参数于不同可靠度下的均值灵敏度和方差灵敏度，结果表明，各均值灵敏度在不同可靠度下的正、负相关性并存且影响平缓；而在方差灵敏度中，除参数Y_F在各可靠度下均为负值且影响平缓以外，其余六参数在各可靠度下均为正值且影响剧烈。

重型数控机床床身热变形分析及优化

徐妍妍, 夏梓秋, 陈昳, 赵明

2022, (6): 170-175. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.027

摘要 HTML PDF(2175KB)

摘要:
利用ANSYS建立床身-基础瞬态温度模型，同时通过床身–基础系统温度场实时监控试验台获得关键点实测温度数据，将ANSYS计算的温度模型与实测数据对比，修正有限元模型的参数，使得仿真温度分布与实际温度分布基本一致，确保仿真结果可靠。根据床身的热态特性研究提出了3种降低床身热变形的方法：改变结构件材料、优化结构、采用热容平衡技术。利用修正后的仿真模型对其中优化材料的方法进行热变形有限元分析和效果验证，结果表明人造花岗岩材料相较于传统的铸铁材料HT300热稳定性更优越，可消除床身因热变形引起的直线度误差高达31.8%。

纳米级气体静压轴承回转误差测控系统软件开发

钱林弘, 冯艳冰, 张新疆, 雷大江, 蓝河, 崔海龙, 郑越青

2022, (6): 176-180. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.06.028

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摘要:
基于研制的纳米级气体静压轴承回转误差测试平台，采用C++与Matlab混合编程的方式，设计开发出纳米级气体静压轴承回转误差测控系统软件。该软件可实现运动控制、数据采集、数据处理及结果显示等功能。同时，该软件设计了一种角度误差控制方法，减小了在数据采集过程中引入的角度误差，从而得到了较为准确的主轴回转误差。调试结果表明，测控软件的功能合理，满足主轴回转误差测试精度和技术指标要求，采样角度误差可以控制在±0.01°以内，分离出的标准球圆度误差与标称值（36 nm）的相对误差低于6%。

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2022年第6期

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