机床与液压

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赵永华, 阮健, 唐普洪, 岳玉环, 赵云

机床与液压. 2023, 51(18): 1-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.001

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二维阀将先导级和功率级集成在一个阀芯上，易于实现阀的快速工作和高频响应，具有结构简单、性能稳定、功重比大等优点。针对二维阀先导级的空化流动，采用计算流体力学方法进行分析。以二维阀先导级结构为研究对象，利用Fluent软件进行数值模拟，对比研究不同阀套结构下阀内流场的流速变化、压力分布、气体体积分数等流动特征。结果表明，在阀套斜槽两侧面开U形槽后，空化现象有所减弱，表现为分析面的射流速度降低，斜槽底面的气体体积分数下降，说明开U形槽后，改变了阀套斜槽内的速度流线，削弱了高速射流流体剪切流动的效果。通过进一步分析阀套斜槽内所设监测点的噪声频谱，发现阀套斜槽两侧面开U形槽结构与原结构相比，在斜槽区空化最严重的后部，噪声降低了10 dB；在模型出口处，噪声降低了3 dB；在斜槽中部，噪声声压级略有增加。说明在阀套斜槽两侧面开宽深比为2.2的U形槽确实能降低二维阀先导级因空化引起的噪声。

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基于特征试件加工的五轴机床线性轴动态误差测量

蒋晓耕, 高端, 杨肖, 孟祥东, 王浩

机床与液压. 2023, 51(18): 9-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.002

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五轴机床在现代工业生产中有着极其重要的地位，零件的复杂化使得机床在加工时会产生各种误差，其中动态误差是不可避免的一部分。阐述动态误差产生的原因，分析加工过程中影响动态误差的因素。为了能够快速、准确地测量机床的动态误差，设计实验加工特征工件，并在DMU80T型五轴数控机床上进一步加工，分别进行在机测量、三坐标测量机测量，计算动态误差。加工曲面特征工件，在曲面加工时，采用切比雪夫多项式对各项误差进行预拟合，得到关于各误差项系数的方程，最终得到误差的表达式。采用这种方法，可以将曲面加工耦合的动态误差直接分离出来。最后将2个试件的动态误差进行比较。结果表明：在高速曲面加工过程中，动态误差是曲面加工误差的主要部分，大于直线加工时的动态误差。

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基于弹簧刚度法的螺栓分布研究

聂星月, 施雷, 王健刚, 冯定, 邵雪, 杨江怀

机床与液压. 2023, 51(18): 18-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.003

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螺栓组载荷分布不均是齿轮齿条钻机产生振动甚至损坏的重要原因之一。工程中，螺栓连接点常常会受到复杂的时变低速重载，螺栓组容易因载荷分布不均而发生断裂，从而影响钻机的稳定性。为研究不同螺栓分布情况下螺栓组所受应力情况，通过建立多螺栓连接的力学模型对螺栓载荷分布情况进行分析，并在此基础上考虑结构复杂的连接件提出一种多螺栓连接载荷计算方法。设计并进行了试验研究和有限元分析，通过对比其结果，验证了计算方法的准确性。基于提出的理论计算方法，给出载荷作用下螺栓剪切应力的分布规律，对比了螺栓均匀分布模型和非均匀分布模型的剪切应力分布特点，结果发现非均匀螺栓分布的承载分布均匀性要优于均匀分布的螺栓。

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踏面制动弹性车轮应力分析及影响因素研究

朱逸伦, 周信, 圣小珍, 钟硕乔

机床与液压. 2023, 51(18): 26-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.004

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弹性车轮具有良好的减振降噪性能，广泛应用于我国城市有轨电车系统，目前正将其推广应用到地铁车辆上。针对踏面制动地铁弹性车轮温度及应力问题，建立弹性车轮机械-热耦合有限元模型，计算弹性车轮的橡胶层温度以及轮辋内表面应力，并与试验室制动热测试数据进行对比。通过仿真对比了仅考虑机械载荷与考虑机械-热耦合的弹性车轮应力分布，发现制动热应力对轮辋应力影响较大。通过正交设计方法，研究了轮辋厚度、橡胶层角度、橡胶层弹性模量在不同线路情况下对弹性车轮橡胶层的最高温度以及轮辋内表面应力的影响。结果表明：提高轮辋的厚度可以降低橡胶温度和机械-热耦合应力；当轮辋厚度小于55 mm时机械应力占主导，当轮辋厚度大于60 mm时温度应力占主导；但橡胶层弹性模量的影响则不是单调的，在给定轮辋厚度和橡胶层角度的情况下，存在一个最佳值。

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面向铸件自动化打磨的点云精简方法

朱彬, 陈新度, 吴磊, 刘跃生, 刁世普

机床与液压. 2023, 51(18): 33-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.005

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由于铸件自动化打磨作业中存在点云数据过冗余等问题，导致数据处理时间过长，影响加工效率。为了提高点云处理的计算效率，提出一种基于线性耦合曲率的点云精简方法，以兼具效率和精度。对源扫描点云构建K-d树数据结构，并提出更稳健的线性耦合曲率特征模型以提取特征域；在此基础上，利用改进空间二分法快速精简非特征域；最后融合特征域和精简后的非特征域，得到最终精简结果。结果表明：该方法可得准确的精简比，拟合曲面模型仅存在微小的数据空洞。在90%精简比、2.7%噪声比条件下，保形性误差为0.867 mm，优于传统的点云精简方法，能够实现铸件点云的高效精简。

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基于倾角传感器的液压比例驱动机械臂位姿控制

高波, 李法康

机床与液压. 2023, 51(18): 38-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.006

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喷浆机器人的最佳喷浆工艺要求喷浆机器人的喷枪根据巷道位置及姿态进行控制。根据喷枪相对基座水平运动或竖直运动时的位置求解得到关节角度，采用倾角传感器实时测量关节角度，根据求解角度与测量角度形成位置闭环，进而驱动关节完成喷浆动作。使用MATLAB/Simulink建立基于倾角传感器和负载敏感比例阀控液压系统构建的关节位置闭环控制系统的仿真模型，采用电压阶跃补偿的方式消除比例阀死区带来的延迟，采用改进型Smith预估器消除纯滞后环节对控制系统的影响，最终验证了该方法的合理性以及可行性。

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直线型柱塞式平衡调节阀结构优化研究

于正昌, 郭健翔, 张龙, 孙晋飞, 刘占杰

机床与液压. 2023, 51(18): 45-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.007

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为解决依靠经验公式设计的柱塞式平衡调节阀流量特性与预期的直线型偏差较大的问题，提出一套优化直线型柱塞式调节阀阀芯结构的方案。该方案将流量系数与流量系数增量共同作为评价线性贴合度的准则，以实验测试为前提，以数值模拟为主要手段，逐段对阀芯结构进行调整优化，并通过数值模拟来验证方案的合理性以及准确性。结果表明：依靠该方案优化后的阀芯结构使得流量特性高度贴合直线型，各开度下流量系数较理论值的偏差由优化前多数在8%以上降低到集中在2%以下；各开度下流量系数增量较理论值的偏差由优化前多数在15%以上、最大值达63.26%降低为集中在5%以下、最大值仅为13.62%。

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基于FEM的超高压液压顶升装置力学特性分析

赵映辉, 陈雪林, 刘安民

机床与液压. 2023, 51(18): 52-60,66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.008

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液压顶升装置各部件在超高压下的力学特性是影响其性能的主要因素，也是超高压技术的难题。采用有限元方法研究超高压液压顶升装置各部件的材料、内径、厚度等不同时，其液压系统刚度、模态、固有频率、位移、应力的变化规律。有限元计算结果与压力试验结果较为接近，验证了有限元模型及边界条件的有效性。结果表明：液压弹簧刚度随液压缸内径增大而增加、随振幅增加而下降，其影响随内径增加而减少；系统前3阶固有频率随地面强度增大而增加；Bonded工况极限应力值最小，Frictionless工况极限应力最大，极限应力随地面强度增加而减少；C20地面时，最大位移随摩擦因数增加而增加，最大应力随地面强度增加而增加；C30地面时，最大位移随摩擦因数增大先增后减，其位移、应力临界摩擦值分别为0.43、0.59；结构钢地面时，极限位移显著减少。液压缸同长度不同位置极限位移差值随地面强度而增加；液压缸底端应力值随地面强度增加而增加；液压缸外表面一孔侧位移均小于二孔侧，且极限位移更靠近顶端，并交替出现极值。分析了超高压液压装置的应力-应变过程，为其结构设计、密封设计及使用提供了参考。

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抗(耐)震压力表液压伺服脉动校验装置应用研究

刘开绪, 刘卓群, 李博, 董鹏, 吴春梅, 张占胜

机床与液压. 2023, 51(18): 61-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.009

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执行SY/T 6817—2010《抗（耐）震压力表校准方法》对抗（耐）震压力表进行校验时，需要在量程的30%～40%之间的一个检验点上施加正弦波脉动压力，其幅度不大于该点压力值的10%，脉动频率为（60±5）次/min。为了获得这样的脉动压力源，采取气驱液泵预压产生检验点基准值，及利用液驱液增压缸产生10%增幅的高压值，通过伺服液压控制增压缸活塞的往复运动产生波动范围在基准值和高压值之间的正弦脉动。研制的校验装置脉动频率和幅度设定方便、环境参数影响小，通过工控机采集卡控制，显示界面明晰、控制精度高，适合于试验室、检定室校验抗（耐）震压力表使用等。

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Apriori算法及神经网络在数控机床中应用研究

郭俊, 王颖, 李卓, 邓国群

机床与液压. 2023, 51(18): 67-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.010

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数控机床加工精度受到机床零部件、外部环境等因素的影响，从而需要添加适当的补偿参数确保加工精度的稳定性，另外，不同车床不同时刻的补偿参数实时变化。为此，提出一种基于关联规则及神经网络方法的智能误差补偿模型。以实际生产中产生的数据集为基础，通过Apriori算法对数据集进行筛选；对各个特征值与补偿参数进行归一化处理，以提高数据的收敛速度；利用神经网络模型为不同情形下的车床搜寻最佳补偿参数模型，从而构建起最佳的智能误差补偿模型；经过智能误差补偿后，对生产的物件进行图像识别，分析其是否符合精度要求。仿真测试结果表明：针对训练集数据和测试集数据，车床稳定性分别提高了0.695和0.713。实测结果显示：利用上述方法，对30个产品进行雕刻，精度均符合要求。因此，智能误差补偿模型能够提高车床加工稳定性，提升产品合格率。

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基于隐马尔科夫模型的非球面磨床误差建模与补偿分析

刘殊男, 杨柳

机床与液压. 2023, 51(18): 74-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.011

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为解决非球面光学元件加工存在的环带波纹误差问题，阐释数控切线回转成形非球面加工的基本原理，解析速度插补原理的数学建模过程，针对速度插补中速度进给的时基性，提出基于隐马尔科夫模型构建速度前瞻预测模型的方案。以实际非球面加工样件建立隐马尔科夫补偿模型，实验结果表明：基于隐马尔科夫模型的速度前瞻补偿技术可以有效实现速度插补中速度补偿，补偿后速度误差残差降至0.949 8，满足非球面数控磨床的加工精度需求。

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智能液压抽装管机的电控系统设计与研究

张宝泉, 向勇, 辛祖强, 彭嘉澍, 余祖耀

机床与液压. 2023, 51(18): 78-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.012

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针对我国目前的石油管道中更换伴热管不方便的问题，提出一种满足石油行业工作需求的智能液压抽装管机。阐述该型拔管机液压电控系统的组成以及工作原理，并说明该电控系统的控制逻辑。该型拔管机全套采用防爆型器件，可安全地适用于油气混合的高危环境；通过设计自适应差动切换系统，可满足高负载与高速之间的自适应切换；同时为该系统增加了人机交互功能，方便实时控制与监控该型拔管机的工作状态。实际应用表明：该型拔管机的工作效率高、可靠性强、安全性高。

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基于参数化工艺模板的智能工艺设计

黄利江, 李云鹏, 宫思明, 蔺海, 王亮

机床与液压. 2023, 51(18): 84-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.013

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智能工艺设计是智能制造的技术关键和基础。为了提高工艺设计效率，提出一种基于参数化工艺模板的智能工艺设计方法。其基本思路是利用参数化方式将工艺模板中的可变信息通过参数来进行表示，并以参数表达式和融合规则的方式建立工艺信息、工艺参数和零件参数的参数化关系，从而基于参数的驱动实现工艺智能设计。重点阐述参数化工艺模板方法中工艺、参数以及规则的表示，并对基于参数化工艺模板的工艺推理流程进行详细讨论，最后以筒形件的旋压工艺设计为例进行了智能工艺设计的验证，说明该方法易实现、效率高。

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基于波纹管结构的软体驱动器研究

陈剑豪, 李延斌, 刘玉旺

机床与液压. 2023, 51(18): 90-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.014

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软体机器人主要通过软体驱动器实现运动。因此，软体驱动器的研究对软体机器人的发展起到了至关重要的作用。基于波纹管结构，采用3D打印的方式制造了一种具有良好运动性能的软体驱动器，并通过有限元分析软件，分析其主要结构参数对软体驱动器运动性能的影响。最后通过实验平台对软体驱动器的运动性能进行测试。实验结果表明：软体驱动器伸长量能达到60 mm，弯曲角度可达75°，从而证明所设计的软体驱动器拥有良好的运动性能。

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基于TRIZ理论的多维振动时效激振器创新设计

王成军, 刘庆

机床与液压. 2023, 51(18): 96-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.015

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针对大型钢结构件振动时效处理时激振装置适应性不足的问题，对当前惯性激振装置进行分析，设计一种多维振动时效激振器。运用TRIZ理论系统功能分析和因果轴分析，确定惯性激振装置适应性不足的原因，采用技术矛盾解决原理、物理矛盾解决原理、物-场模型法得到惯性激振装置适应性不足问题的解决方案，完成多维振动时效激振器结构设计，并对关键部件主支架进行了模态分析，验证了多维振动时效激振器设计的可行性。结果表明：该多维振动时效激振器具有适应性强、激振频率高、多维振动等优点，提高了振动时效处理工作效率和自动化程度，满足多维振动时效处理实际工作需要。

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基于离散鲸鱼优化算法的钣金折弯工序优化设计

赵云涛, 董一帆, 李维刚

机床与液压. 2023, 51(18): 102-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.016

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在折弯工件的整个工艺流程中，操作板料的掉头、翻转次数、各个工步的距离和模具的选择都会影响钣金折弯工序的效率。为此，采用改进的鲸鱼优化算法对折弯工序进行优化设计。对经典鲸鱼优化算法进行改进，重新定义鲸鱼个体以及围猎方式，并引入局部搜索操作增强解的可行性，以减少陷入局部最优解的概率。最后应用于折弯工序问题上，并与已知相关算法分析比较。实验结果表明：使用改进后的离散鲸鱼算法对折弯工序问题进行计算，得出了符合要求的最佳折弯工序方案，求解质量高于对比算法，离散鲸鱼算法在寻找最佳工序方案的问题上有着更佳的全局寻优能力和较快的收敛特性。

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焊接成套装备车间数字孪生系统设计

王冠, 刘畅, 宋微, 张乐

机床与液压. 2023, 51(18): 108-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.017

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手工装配是油气管道焊接成套装备装配车间生产的主要方式。为了解决车间现场管理实时性差和信息化程度低的问题，结合数字孪生技术和精益制造的理论，设计一种提高智能化管控程度的数字孪生系统。提出系统的整体架构和功能模块；构建产品数字孪生体和数字孪生车间，并提出了一种减少不确定因素影响的管控方法；阐述各功能的工作原理；最后，以自动焊接成套装备某部件为例验证了系统运行的可靠性。实验结果证明：所提方案对提高焊接成套装备车间的生产效率和实现精益生产方式有显著效果。

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基于数字孪生的船舶分段自动化喷涂车间监测系统

王帅, 徐江敏

机床与液压. 2023, 51(18): 115-121. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.018

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针对大型分段船体自动化喷涂车间喷涂作业时产生大量毒害气体以及固体颗粒物，难以进行实时喷涂情况的监测，以及喷涂现场实例数据与工艺系统性能不匹配导致成膜质量差等问题，提出基于数字孪生技术的智能监测方法。建立数字孪生五维模型的系统架构及孪生模型，采用模型数据驱动技术，提出针对喷涂膜厚的数字孪生建模新方法。通过实验-仿真比对验证，该数字孪生系统能够高度还原喷涂膜厚及其均匀性。结合喷涂过程循环迭代的特点，通过累积、处理现场数据，可在加工前、加工时、加工后对喷涂工艺参数进行迭代优化，提高喷涂效率与喷涂质量。

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压力平衡气动比例阀设计与试验研究

郭大勇, 司国雷, 唐兵

机床与液压. 2023, 51(18): 122-128. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.019

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比例阀与电磁阀的不同之处在于能够实现流量的连续调节，因此其设计方法也不同。介绍自行研制的气动比例阀结构，概述其工作原理，详细介绍了动阀芯结构尺寸、线圈组件设计方法，通过增加密封膜片使阀芯受力平衡，使阀芯在运动过程中只受电磁力和弹簧力作用，更容易实现动态平衡并降低电磁铁功耗。为了提高输出电磁力的水平特性，对隔磁环进行了参数化仿真研究，最终确定最优隔磁环参数θ₂=60°，Δh=0.2 mm，θ₁=90°，h=1 mm。根据动态平衡确定了弹簧力范围，通过Inventor软件确定了复位弹簧参数，最后对气动比例阀的流量特性进行了试验。试验结果表明：该气动阀的输出流量能够随控制电压实现连续变化，满足比例阀的基本性能。

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基于STM32的PDC钻头钎焊温度控制系统设计

沈放, 陈学海, 杨光友

机床与液压. 2023, 51(18): 129-132,161. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.020

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目前复杂的PDC钻头仍采用人工火焰钎焊的方式，焊接质量不够稳定。针对这一问题，结合PDC钻头的钎焊工艺，设计一款基于双环PID结构的温度控制系统。该系统以PID控制算法和分级控制思想为核心，基于嵌入式实时操作系统RT-Thread实现了多任务软件设计，实现了钎焊温度的实时测量、精确控制和显示。试验结果表明：此系统能很好地满足PDC钻头的钎焊温度要求。

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纯水介质双向液压锁研究

周新建, 路永锋, 刘司宇, 田妍

机床与液压. 2023, 51(18): 133-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.021

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为了研制一款适用于纯水介质的双向液压锁，针对纯水介质带来的气蚀破坏，从流场控制的角度出发，设计出3种结构改进方案，并运用CFD技术对各阀道在不同阀口开度条件下的气穴现象进行仿真，从而得出各阀道在抑制气穴方面的性能水平。为保证研究的可靠性，搭建纯水介质双向液压锁实验台进行实验验证。研究结果表明：阀口结构的优化设计对于抑制气穴具有明显效果，其中改进方案1在4种阀道结构中具有最好的防气穴能力，防气穴水平相较于传统阀道结构提高了约50%，使气穴现象得到极大抑制，降低了双向液压锁的气蚀破坏。

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基于主动悬挂的移动式作业平台设计与研究

严双桥, 董奇峰, 程茂林, 杨秀礼, 孟林园

机床与液压. 2023, 51(18): 139-145. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.022

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针对当前工程环境复杂化、地形条件多样化对移动施工平台性能提出的要求，设计一款基于主动悬挂的移动式作业平台。对作业平台进行结构设计，对其液压作动支腿进行有限元结构静力学分析，验证作动支腿机械结构的可靠性，对作业平台整体进行有限元结构动力学分析，得出能够避免平台发生共振的激振源频率段；根据作业平台特点，采用“中心点不动”调平算法，通过数学模型将平台的倾角控制等效转化为液压作动支腿位移的控制；设计作业平台作动支腿的电液比例控制系统，通过仿真验证PID控制算法的有效性；最后，通过试验对作业平台整体性能进行验证。结果表明：基于主动悬挂的移动式作业平台满足设计要求，达到预期目标。

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基于OPC UA的挤出生产线数据采集与监控系统

王小友, 廖映华, 王华, 张宇航

机床与液压. 2023, 51(18): 146-151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.023

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针对传统挤出生产车间设备种类的多样性给工厂数据采集和统一监控带来的难题，研究一种基于OPC UA的数据采集与监控系统。以挤出生产线为研究对象，通过系统功能需求分析，设计总体技术框架。对生产数据分类整理，建立服务器地址空间信息模型，采用KEPServerEX搭建本地OPC UA服务器，实现不同设备生产数据的实时采集和封装。使用OPC UA基金会提供的SDK开发OPC UA客户端对接OPC UA服务器，完成对服务器地址空间信息节点的统一采集和处理，同时上传至数据库为上层业务系统提供数据支持。最后基于.NET平台，采用C#语言开发挤出生产线集中监控系统。应用结果表明：该系统能够实现对底层设备生产数据有效的监控和记录，使多源异构数据格式和设备通信得到统一。

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基于Qt的工业机器人语言编辑器设计

彭玲, 祝润泽, 戴昆林, 李汉超, 邹庆, 申淑丽

机床与液压. 2023, 51(18): 152-156. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.024

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工业机器人语言是机器人控制系统的重要组成部分，是用户与机器人交互的窗口。针对现有工业机器人语言编辑器指令不易扩展、程序编辑操作效率不高的问题，提出基于Qt的机器人语言编辑器设计方案。此编辑器提供机器人作业程序的加载、新建、复制、选择，指令行的编辑、复制、粘贴、删除等功能。此外，为了兼顾机器人运行安全的问题，还添加了机器人指令的参数范围检查、逻辑检查，这些功能整合在示教器“程序内容”菜单模块。通过实机验证该机器人语言编辑器具有良好的可移植性与扩展性。

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民用飞机辅助燃油箱转输模拟系统设计及实现

屈元元, 李志萍, 方斌, 陈曦

机床与液压. 2023, 51(18): 157-161. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.025

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针对需求越来越强烈的民用飞机辅助燃油箱，为了支持其开展试验研究，从组成、原理、机械结构设计、控制系统设计等方面提出详细的转输模拟系统试验平台设计方案，并开展试验验证。结果表明：该试验平台在托架角度控制、油箱压力控制、转输流量控制等方面响应快速、控制精准，各项指标均较为优越，可为民用飞机辅助油箱系统的研制提供有力的技术支持。

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面向发动机部件定制加工的矩阵式智能产线设计

赵国强, 黄永华, 韩其飞, 武迎迎, 张艺馨, 张建

机床与液压. 2023, 51(18): 162-167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.026

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针对发动机制造企业提出的部件个性化定制加工需求，提出一种矩阵式智能产线布局，围绕产线的功能分析、方案设计、仿真与调试验证等多维度进行开发，通过整合物联网、智能控制、工业机器人、MES系统等先进技术实现智能排产、加工、检测、装配和仓储等功能；结合工艺仿真手段对所设计产线进行场地布局优化和虚拟调试，根据仿真结果搭建并成功调试产线。实践证明：产线设计合理、运行稳定，达到预期的设计要求，可实现发动机部件的全过程智能化生产。

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用于复杂机床车间环境下的多参数RFID传感器设计

魏圣坤, 张远辉

机床与液压. 2023, 51(18): 168-172. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.027

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设计一款多参数RFID传感器，用于复杂机床车间环境下的机床结构安全性监测。多参数RFID传感器主要包括编码标记功能模块、湿度检测模块和应变检测模块，3个功能模块相互独立工作，共同实现对复杂机床车间环境下的机床金属结构安全性监测。通过实验验证了编码标记功能模块具有精确定位和标记分类的作用；应变检测模块的矩形微带天线的工作频率变化与应变程度存在线性关系，能够完成对机床结构的应力变化情况的监测；湿度检测模块符合理论推导与仿真结果，且随着湿度增高，涂抹PVA传感器的工作频率下降速度加快，能够监测复杂机床车间环境的湿度变化情况。

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基于在线检测的高铁棘轮柔性生产线控制系统设计

庄源昌

机床与液压. 2023, 51(18): 173-177. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.028

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针对高铁接触网核心部件棘轮在传统加工工艺中，存在二次装夹、加工精度难以保证、生产效率低、关键尺寸需全检和结果可追溯性差等问题，设计了机器人夹具和机床自动翻转工装，利用OMP60测头和对刀仪实现尺寸在线检测，通过FANUC系统的FOCAS函数库采集机床的测量数据，应用Ethernet IP总线柔性调度机器人实现自动上下料，完成了一套棘轮在线检测全自动生产线控制系统，实现了棘轮生产的全自动加工、一次装夹、关键尺寸全检和测量结果的可追溯，生产效率和成品率得到显著提升。

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自动化钻杆输送设备液压系统设计

申晟, 余亿坤

机床与液压. 2023, 51(18): 178-182. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.029

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煤矿井下钻孔施工时，作业人员频繁地装卸钻杆不仅劳动强度高，同时存在一定的安全隐患。为解决该问题，根据该自动化钻杆输送设备的机械结构和要求功能，设计出一套配套该设备的具有防爆功能的高精度电液比例控制液压系统。依据设备中各液压执行元件的负载、速度和动作要求，依次计算其压力和流量，从而确定液压系统的功率、各控制元件和液压原理。为了验证所设计液压系统是否符合工作要求，根据原理图制作了自动化钻杆输送设备的液压系统样机。实验结果表明：该样机能够将钻杆从输送设备的料仓移动到钻机的料框中，满足钻杆输送设备的工作要求。

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轴向柱塞泵球面配流副可靠性评估

张翔宇, 许顺海, 王少萍, 耿艺璇, 石健, 白林迎

机床与液压. 2023, 51(18): 183-191. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.030

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球面配流副结构紧凑、承载面积大、抗倾覆力矩能力强，是高压大流量柱塞泵常用结构之一，其可靠性评估是柱塞泵可靠性的关键部分。提出一种对柱塞具有一定倾斜角度的球面配流副的疲劳裂纹和磨损退化的可靠性评估方法。建立球面配流副油膜的分布模型，获得内外密封带的压力表达式，实现配流副的受力分析。通过球面配流副ANSYS仿真模型并分析缸体薄弱环节，基于Miner准则对缸体进行疲劳可靠性分析。基于逆高斯理论计算球面配流副的磨损可靠度。最后将疲劳可靠性和磨损可靠性相结合，研究其整体可靠性。研究结果表明：柱塞倾斜的轴向柱塞泵的球面配流副的最薄弱环节为高低压腔孔交界的尖角处，在给定的应力条件下，存活率为50%时，该设备的最低循环次数为4.839×10⁹次，缸体寿命为31 839.52 h；整体应力循环次数的数量级与疲劳和磨损可靠性中循环次数数量级较低的一致，因此在多种可靠性相结合时，整体可靠性降低。

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滑块式球形转子泵的振动抑制研究

李世林, 白国长

机床与液压. 2023, 51(18): 192-196. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.031

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滑块式球形转子泵结构简单，无工作死点且一周双排量，适用于超微型液压泵，但旋转盘的往复式运动和流量脉动会造成振动加剧。对球形泵进行动力学建模，得到活塞的惯性力偶矩，以及旋转盘运动时产生的陀螺力矩。由力矩曲线可知整体力矩大小取决于陀螺力矩。建立球形泵的容积方程，对其用插值法取得流量变化曲线。采用多泵合成的减振措施，抵消陀螺力矩和流量脉动，降低振动。通过ADAMS-Vibration对整机在力矩作用下的振动响应进行仿真，MATLAB模拟多泵的流量变化曲线，多泵的振动幅值和流量脉动均大幅减小，证明减振措施的有效性。

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复杂腐蚀缺陷对管道损伤失效的特性研究

赵鑫波, 易先中, 易军, 万继方, 陈辉, 殷光品

机床与液压. 2023, 51(18): 197-204. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.032

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腐蚀是危害管道性能和影响运输安全的重要因素。采用有限元软件建立复杂矩形和圆形两类腐蚀缺陷管道模型，通过全尺寸爆破试验数据对模型进行验证。分析复杂矩形腐蚀缺陷的长度比、宽度比、深度比和复杂圆形腐蚀缺陷的半径、深度对管道失效行为的影响，基于数值分析结果对管道完整性进行综合评价。结果表明：模型误差为4.2%～4.6%，低于试验误差；两类复杂腐蚀缺陷区域应力均呈对称分布，环向应力均大于轴向应力；复杂矩形腐蚀缺陷的深度比对失效压力影响最大，宽度比最小；当长度比达到0.5后，管道失效压力稳定在9.5 MPa；复杂圆形腐蚀缺陷的浅腐蚀深度对管道性能影响更为明显；轴向力对管道失效压力影响较小。

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自动钻机给进位置伺服系统动态特性仿真分析

彭光宇

机床与液压. 2023, 51(18): 205-209. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.033

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针对自动钻机给进位置控制精度低，影响自动上扣和卸扣成功率，进而影响自动钻机全自动施工流畅性的问题，利用AMESim建立自动钻机给进位置伺服系统动态仿真模型，详细介绍模型参数设置方法，并通过仿真结果验证模型的正确性。然后采用控制变量法仿真分析各器件和参数对给进位置伺服系统动态误差的影响程度，并根据仿真结果、综合成本与实施可行性，优化伺服系统液压与电控设计参数，提高自动钻机给进位置控制精度。最后在神东煤炭集团石圪台煤矿进行了现场试验，结果表明：优化后的自动钻机自动上扣和卸扣成功率由之前的92%提高到了98%，极大地提高了自动钻机全自动施工流畅性。

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单滚柱包络端面蜗杆传动效率建模及分析

吴洪东

机床与液压. 2023, 51(18): 210-214,220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.034

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为探究单滚柱包络端面蜗杆传动性能，基于啮合理论，以传动效率为研究对象，建立传动的数学模型，计算传动副的瞬时传动效率与平均传动效率，分析传动副主要参数对传动副平均传动效率的影响。采用MATLAB进行优化运算，获取了较高的传动效率参数。研究结果显示：传动副平均传动效率与摩擦因数、喉颈系数、滚柱半径及蜗轮齿数呈负相关，与中心距呈正相关，其中摩擦因数对传动副平均传动效率的影响最为显著，蜗轮齿数次之，中心距对此影响最小。

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基于迁移学习与残差网络的刀具磨损状态监测

周建民, 王云庆, 杨晓彤, 黄熙亮, 夏晓枫

机床与液压. 2023, 51(18): 215-220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-3881.2023.18.035

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针对现有基于深度学习的刀具磨损状态监测方法训练样本少、识别精度低的问题，建立基于迁移学习（TL）与深度残差网络（ResNet）的铣刀磨损状态监测模型。将刀具加工过程中的振动监测信号通过连续小波变换转换成能量时频图，作为网络模型的输入；将在ImageNet数据集上训练的ResNet50模型作为预训练模型，通过迁移学习的方法，应用到刀具磨损状态监测领域当中。实例验证表明：TL-ResNet模型的平均识别准确率达到98.52%，实现了刀具不同磨损状态下的智能识别，有效提高了刀具磨损状态监测的准确性和稳定性。

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刊出日期：2023-09-28

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