2011年, 第47卷, 第3期　
刊出日期：2011-02-05

  

• 全选
  |

论文
• Select
  尾鳍运动行为对仿鱼机器人稳态游动性能的影响

  陈维山;夏丹;刘军考;石胜君

  . 2011, 47(3): 1-7.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  将速度收敛算法应用于仿鱼机器人自主游动的数值模拟研究中，以鱼体静止为初始条件，通过检验游动过程中的作用力动态修正游动速度，使其收敛到稳态值，进一步在收敛速度的基础上，研究尾鳍运动行为对仿鱼机器人稳态游动性能的影响，揭示其推进机理和流场结构。计算结果表明，改变尾鳍运动的相位差和最大击水角度，采用速度收敛算法可以有效地预测仿鱼机器人的稳态游动速度，进而获得尾鳍运动行为与稳态游动的推进力、功率消耗和推进效率的映射关系，三维流场结构清晰地反映了尾鳍运动行为对尾迹结构、尾迹强度的影响机制。研究结果对于预测仿鱼机器人的稳态游动速度，揭示尾鳍运动行为对仿鱼机器人稳态游动性能的影响机制，设计仿鱼机器人的运动参数具有重要意义。
• Select
  基于可操作性指标的6R操作臂型综合方法

  刘亚军;刘海涛;黄田

  . 2011, 47(3): 8-13.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  串联操作臂的性能不但与拓扑结构，而且与尺度参数密切相关，在研究拓扑选型时有必要考虑尺度参数对其运动学性能的影响。提出一种包含拓扑结构和尺度参数的6R串联操作臂构型优选方法。通过枚举相邻关节轴线的可能组合得到6种构型，构造出一种位于中间轴线连体坐标系下的速度雅可比矩阵通用算法，并对上述各种拓扑构型分别构造包含结构参数的雅可比矩阵及其行列式，以使雅可比矩阵行列式为零的结构参数数目最小，且所包含正交轴线关系最多为构型优选评价指标。据此综合出一种符合上述优选指标的构型。利用该方法综合出的6R串联操作臂构型具有灵活度好、便于电动机装配、且折叠性好等优点。
• Select
  单自由度概率翻转移动连杆机构

  田耀斌;郭一竹;刘长焕;姚燕安

  . 2011, 47(3): 14-20.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于一种过约束伸缩机构，设计一种单自由度的概率翻转移动连杆机构。通过分析机构的移动原理得出该机构具有两种运动步态，即定向步态和概率步态。定向步态的机构移动有确定的方向；概率步态的机构移动有两个可能方向，此随机过程在理想条件下符合伯努利概率分布。针对机构的移动特性和移动路径，提出使其在平面内任意运动的控制方法。建立移动机构的动力学模型并进行运动仿真。仿真结果表明，通过两种步态的组合控制，可以使机构实现从指定的出发点到达任意的预期目标点的平面移动。制作一台样机，验证了该单自由度机构的移动和转向功能。
• Select
  2-PRS-PRRU并联机构运动学与奇异分析

  李秦川;孙晓东;陈巧红;武传宇

  . 2011, 47(3): 21-27.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  [PP]S类并联机构可实现1移动自由度和2转动自由度，具有广泛的应用前景。2-PRS-PRRU并联机构属于[PP]S类并联机构。运用螺旋理论分析2-PRS-PRRU并联机构的自由度特性，确定动平台的两条连续转轴。研究2-PRS-PRRU并联机构的伴随运动，证明该机构无伴随运动。建立该机构位置正/逆解模型，推导出位置正/逆解的解析表达式，进而求得该机构的雅可比矩阵。通过对雅可比矩阵的分析，确定机构的逆解奇异、正解奇异和混合奇异。2-PRS-PRRU并联机构具有确定的连续转轴和无伴随运动的特性，使其在实际应用中具有很大潜力。
• Select
  绳牵引并联机器人工作空间的判定条件与解析表达

  刘欣;仇原鹰;盛英

  . 2011, 47(3): 28-35.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  研究6自由度完全和冗余约束绳牵引并联机器人力旋量封闭工作空间的性质，给出并证明在不同牵引绳根数下末端执行器位姿属于力旋量封闭工作空间的充要条件，分析满足矢量封闭原理的结构矩阵对应的几何特征。总结6自由度完全和冗余约束绳牵引并联机器人力旋量封闭工作空间的判定定理，即结构矩阵满秩，在结构矩阵中存在列矢量位于6个线性独立列矢量反方向张成的六维凸锥内，且满足相关系数之和大于0。基于以上定理和性质，推导6自由度完全和冗余约束绳牵引并联机器人力旋量封闭工作空间边界的解析表达式，提出力旋量封闭工作空间解析求解方法。数值算例验证了方法有效可行。
• Select
  串并联双机器人系统任务分配的蚁群优化

  付永领;罗婉琴

  . 2011, 47(3): 36-42.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对一种新型串并联双机器人联合作业系统的任务分配进行方法设计和整体优化。分别采用蚁群优化中的近似非确定性树搜索(Approximate nondeterministic tree search, ANTS)和最大最小蚂蚁系统(Max-min-ant-system, MMAS)作为任务分配的优化策略，并在MMAS中加入局部搜索以进一步优化路径构建过程中得到的局部最优解。仿真结果以及与之前相关研究成果的对比表明，MMAS在寻优过程中的迭代收敛速度优于ANTS，且经过一段时间的开发探索之后，获得的最优解的质量也比ANTS要好；MMAS与局部搜索相结合的方法比单独使用MMAS更加进一步提高了最终解的质量。进化曲线证明了算法对系统任务分配及优化的适应性和优越性。试验结果经与传统组合优化方法对比，进一步验证了算法的优化效果。
• Select
  自动导引车路径跟踪和伺服控制的混合运动控制

  武星;楼佩煌;唐敦兵

  . 2011, 47(3): 43-48.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  对受到非完整约束和动力学影响的自动导引车(Automated guided vehicle, AGV)，提出一种包含路径跟踪和伺服控制的混合运动控制模型。为消除AGV位姿偏差，在速度和加速度约束下，基于多步预测最优控制和智能预测迭代控制的路径跟踪技术，输出纠偏协调性最优的有限速度差控制量，并根据该控制量和AGV运行速度设置两驱动轮的目标速度。为消除驱动轮速度误差，以路径跟踪所需的伺服控制能力为决策偏好，采用多目标遗传算法优化伺服控制器的PID参数，保证两驱动轮的实际速度满足路径跟踪要求，并根据系统响应性能反馈速度和加速度约束。AGV路径跟踪试验表明，该混合运动控制模型可匹配路径跟踪技术的位姿纠偏能力与伺服控制技术的速度纠偏能力，有利于实现AGV运动性能的整体优化。
• Select
  微小型壁面检测爬壁机器人移动平台研究

  朱志宏;李济泽;彭晋民;李军;高学山

  . 2011, 47(3): 49-54.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  壁面移动机器人应用于建筑物表面质量检测，有利于提高工作效率，避免人身危险，故提出一种基于负压吸附原理的微小型壁面检测爬壁移动机器人，该机器人对不同的壁面具有一定的适应能力，而且吸附可靠，移动灵活。介绍机器人平台系统，对双轮单独驱动的移动机构进行运动学分析，还对应用于该机器人的负压吸附原理进行研究，从热力学角度提出负压吸附系统理论模型。此外，以腔内有效负压为设计指标，设计机器人专用离心叶轮，并对设计结果进行计算流体动力学验证。研制微小型壁面移动机器人的原理样机，通过试验测试，验证机器人样机的基本吸附效能及综合性能指标，实现机器人体积的小型化，使机器人的负载自重比接近4.0，证明叶轮设计方法、负压吸附系统以及移动机构设计等技术的正确性。
• Select
  基于噪声辅助分析的总体局部均值分解方法

  程军圣;张亢;杨宇

  . 2011, 47(3): 55-62.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  局部均值分解(Local mean decomposition, LMD)方法是一种新的自适应时频分析方法，但在其实现过程中会发生模态混淆现象，使分析结果失真。通过数值试验得到了LMD对白噪声的滤波器组结构，并在此基础上，针对模态混淆现象提出总体局部均值分解(Ensemble local mean decomposition, ELMD)方法。在该方法中添加不同的白噪声到目标信号，分别对加噪后的信号进行LMD分解，最后将多次分解结果的平均值作为最终的分解结果。对仿真信号和试验转子局部碰摩信号进行分析，结果表明ELMD方法能有效地克服原LMD方法的模态混淆现象。
• Select
  指数加权动态核主元分析法及其在故障诊断中应用

  姜万录;吴胜强;刘思远

  . 2011, 47(3): 63-68.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  核主元分析法能充分利用核函数来解决非线性问题，具有很好的非线性逼近能力，但传统的核主元分析不能处理动态问题。在分析核主元分析法的基础上，提出一种新的指数加权核主元分析算法，建立一个多变量加权自回归统计核主元模型，选择Q统计量来判断系统是否发生故障，给出指数加权核主元分析法诊断故障的具体计算步骤。对液压泵进行了试验，利用小波包对液压泵端盖的振动信号进行处理，提取由13个时域和时频域特征量构成的故障特征矢量。试验结果表明，与传统的核主元分析法相比，新方法能实时更新主元模型和控制限Qa，合理地利用实时动态信息，能较好地处理动态问题，通过计算比较选择合适的加权因子，能获得良好的故障诊断效果，该方法是可行而有效的。
• Select
  囊式空气弹簧平衡性分析

  顾太平;何琳;赵应龙

  . 2011, 47(3): 69-72.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  空气弹簧是一种低频、高效隔振零件，目前已广泛应用于舰船以降低主要动力设备的振动与噪声传递。空气弹簧的平衡性严重影响了隔振系统的安全与可靠性，而帘线缠绕角是决定空气弹簧平衡性的关键。为定量分析帘线缠绕角对空气弹簧平衡性的影响，针对舰用JYQN囊式空气弹簧，对其囊体几何模型进行简化，进而依据弹性薄壳无矩理论，建立囊体平衡方程和边界条件，推导出囊体经向和纬向薄膜内力公式。结合囊体复合材料分析，给出囊体帘线平衡角计算公式，提出空气弹簧囊体的平衡性分析方法。当骨架帘线铺设角度接近平衡角时，此时得到的空气弹簧囊体在内压和承载作用下的变形最小，具有较好平衡性。建立帘线平衡角与空气弹簧设计有效面积之间的函数关系，为空气弹簧设计与研制提供了理论依据。
• Select
  薄膜节流器动静混合径向气体轴承性能

  张广辉;刘占生

  . 2011, 47(3): 73-80.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  对薄膜节流器动静混合径向气体轴承进行理论研究与数值仿真，建立薄膜节流器内气体流动模型并进行简化，采用流体阻抗法将薄膜节流器的流量表达式并与气体轴承小孔节流流量表达式联立，使用牛顿迭代 法对非线性气体雷诺方程进行处理，采用有限差分法对上述方程进行离散化进而求解含有薄膜节流器小孔节流气体轴承的雷诺方程，得到薄膜节流器的气体流量分配规律，进而获得有转速和零转速下轴承承载力。数值仿真结果表明，节流器气腔高度和节流器出口直径是薄膜节流器设计的关键参数，气腔高度越小，节流器出口直径越小，承载能力越大；使用薄膜节流器后，各节流孔的入气压力均有所降低，但是各孔之间的入气压力差增大，进而显著提高气体轴承承载能力。
• Select
  一种基于动态时间弯折和功率信息的在线加工工件自动识别和监控方法

  鄢萍;贺晓辉;易润忠;刘飞

  . 2011, 47(3): 81-88.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对目前车间工件加工进度信息主要靠人工统计、且在混类加工时经常出现统计出错以及工人为加快加工进度擅自改变加工参数造成浪费等现象，在分析数控机床主轴功率特性的基础上，提出一种基于动态时间弯折技术和功率信息的在线加工工件自动识别和监控方法。该方法首先将各种工件加工时可能的主轴功率信息经过特征矢量的选取、特征序列的形成及其时间规正和匹配距离计算以及K均值法的聚类等处理过程，形成特征模板库；在工件加工时实时采集功率信息并进行处理形成特征矢量序列，将该序列与特征模板库中的模板进行时间规正和匹配距离计算等处理，根据匹配距离的大小以及所设定的门限值，判断加工工件的类别或监控加工过程加工参数的正确性。在某装备制造车间的应用验证表明，上述方法能很好地识别加工工件的类别，并起到监控加工过程的作用。
• Select
  三角Bézier曲面快速求交算法

  孙殿柱;康新才;李延瑞;刘健

  . 2011, 47(3): 89-94.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  提出一种三角Bézier曲面快速求交算法，该算法采用R*S-树建立三角Bézier曲面的动态空间索引结构，基于该索引结构快速获取相交区域三角Bézier曲面片集，通过设定离散精度阀值，在逼近精度允许范围内将相交三角Bézier曲面片均匀离散为三角网格，采用R*S-树建立离散后三角网格的动态空间索引结构，通过网格单元间的求交获取交线数据，进而通过查询共端点交线数据跟踪提取三角Bézier曲面的完整交线，实例证明该算法在逼近精度允许范围内可快速、准确获取任意复杂三角Bézier曲面交线，并通过三角Bézier曲面模型的数控刀轨生成验证了该算法的实用性。
• Select
  产品可拆卸结构单元图谱构建与演化

  张秀芬;张树有;伊国栋

  . 2011, 47(3): 95-102.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  可拆卸设计中，拆卸分析模型是产品可拆卸性分析的基础，而设计变更常常造成拆卸分析模型重建。为实现拆卸分析模型的快速变更映射，提出产品可拆卸结构单元图谱构建与演化方法。产品零件间的联接结构型式多样，根据可拆卸特征提取出典型的可拆卸结构单元。应用图论思想构建可拆卸结构单元模型以描述结构单元中组件的装配约束及拆卸优先级。对典型可拆卸结构单元的联接类型、组成和拆卸工具等进行分类编码，约简单元模型，形成典型可拆卸结构单元图谱。在此基础上，提出继承、组合、派生三种图谱演化方法，使典型可拆卸结构单元图谱在设计过程中不断得到动态更新。以一个鱼缸增氧泵的设计实例说明可拆卸结构单元图谱在可拆卸设计中应用情况，验证所提出方法的可行性。
• Select
  夹具定位分析的双边二次方法

  罗晨;朱利民;丁汉

  . 2011, 47(3): 103-108.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  传统的夹具定位分析方法都是基于点模型描述的，而不考虑工件和定位元的曲率影响，即使CARLSON提出的二次方法也只是考虑了工件局部曲率的影响，但是当定位元的局部曲率和工件的局部曲率相当时，定位元的局部曲率对夹具定位精度的影响很大。基于此，定义面—面有向距离函数，分析面—面有向距离函数的微分性质，由此推导出面—面有向距离函数的二阶泰勒展开式。在此基础上，给出夹具定位的二次敏感度方程，提出一种双边二次的夹具定位分析方法。该方法不仅考虑了工件局部曲率对定位精度的影响，还考虑了定位元局部曲率对定位精度的影响。仿真试验表明，该方法比线性方法、CARLSON的二次方法的分析精度高。
• Select
  大型空间末端执行器在轨操作运输舱策略

  谭益松;刘伊威;刘宏;蔡鹤皋

  . 2011, 47(3): 109-115.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对空间运输舱具有较大的速度和惯量，在对运输舱的操作过程中存在着冲击和碰撞，严重的时候会影响系统的安全的问题，研制中国大型空间末端执行器，设计大容差柔性钢丝绳捕获机构和基于滚珠丝杠螺旋传动副的拖动机构，并且对其捕获传感器系统进行设计。根据末端执行器机构特点和工作原理，提出基于Loop/Contact控制模型的捕获控制策略，有效地减小了操作对系统的冲击。建立空间微重力环境下末端执行器系统和运输舱系统的动力学模型，推导大型末端执行器在轨操作运输舱的动力学方程。计算机仿真试验证明，捕获过程中捕获力较传统方式降低50%，试验证明捕获力小于700 N，二者验证了末端执行器的实用性和控制策略的可行性，对提高大型空间末端执行器的工作稳定性具有重要意义。
• Select
  脉冲进给系统的高平稳运动控制

  何均;游有鹏;王化明;朱剑英

  . 2011, 47(3): 116-123.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  数控系统插补产生的驱动脉冲序列特性直接影响到脉冲进给系统的运动平稳性。通过理论分析、建模仿真和试验验证系统研究脉冲进给系统的运动平稳性问题及其控制对策。在建立插补输出模型的基础上，从时域和频域剖析了其平稳性问题的本质；根据所揭示的精度、效率和平稳性之间的制约关系给出传统模式下实现平稳运动控制的途径；并从改变插补周期及多轴联动方式入手，突破传统数控的插补控制模式，提出全新的高平稳运动控制方案——随机周期独立轴自适应插补控制。大量的时域和频域仿真及实际加工试验验证所提算法的有效性。为改善数控设备的运动平稳性提供了理论依据和全新途径。
• Select
  利用照相平板印刷术制作钢表面微米图形技术

  任靖日;蔡荣勲

  . 2011, 47(3): 124-128.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用微机电系统关键技术的照相平版印刷术，利用电化蚀刻术进行钢表面微米图形的摩擦学设计和制作以及不同蚀刻方法的基础研究；观察在不同电化蚀刻时间和图形密度下微米图形蚀刻深度和加工表面的变化规律，并分析他们之间相关关系。结果表明，控制电化蚀刻时间可获得不同面积的钢表面微米图形以及不同蚀刻深度的微米图形，而且其变化具有一定的规律。在金属材料表面微米图形加工中，照相平版印刷术加工方法与其他传统的加工方法相比具有微米图形清晰、表面质量好、便于控制图形形状以及可大量生产等优点。在高强度金属材料表面上加工微米图形中，照相平版印刷术具有便于加工不同形状、大小和深度的微米图形以及很好的适应性。
• Select
  基于特征映射的义齿表面三维变形设计方法

  郑淑贤;李佳;孙庆丰

  . 2011, 47(3): 129-134.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  义齿表面设计是牙科计算机辅助设计和制造系统的一个重要环节，设计的义齿形状必须符合患者的口腔咬合环境并能保持牙齿的拓扑结构特征。针对这一问题，在此提出一种基于特征映射的义齿表面三维变形设计方法。该方法主要思想是首先识别预备体与同名标准牙的重要特征点，采用径向基函数建立两者的特征映射关系，再通过对应特征点的位置对齐和表面的插值变形，实现义齿表面的变形设计。下颌第一磨牙嵌体的设计案例结果表明，该方法设计程序简单，标准牙曲面变形合理，能有效地避免曲面失真，最终生成的嵌体与预备体匹配良好，为牙科计算机辅助设计和制造系统的临床应用提供一种新的方法。
• Select
  面向大型机床再制造的进给系统动态特性

  丁文政;黄筱调;汪木兰

  . 2011, 47(3): 135-140.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  大型机床进给系统的再制造必须考虑大型部件的空间分布特性对进给系统动态响应的影响。针对某大型铣齿机床，采用分布参数建模方法描述细长滚珠丝杠副的传递子系统，采用集中参数建模方法描述交流伺服驱动子系统和工作台驱动子系统，并通过转速关系将3个子系统耦合起来，形成进给系统的分布集中参数模型。通过理论模型仿真与试验结果比较，证明建立的分布集中参数模型符合物理系统的真实性，能够准确地描述大型机床进给系统的动态响应特性。在此基础上进一步讨论不同分布特性影响下，分布集中参数模型和单纯集中参数模型动态响应的变化，结果表明，两种模型的动态响应差异会随着系统惯量的变化而改变，这为大型机床进给系统的设计、控制提供了参考依据。
• Select
  工程约束优化的自适应罚函数混合离散差分进化算法

  车林仙;程志红

  . 2011, 47(3): 141-151.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  将离散约束优化问题转化为非负整数约束规划问题，开发求解该问题的离散差分进化算法。该算法采用基于混沌映射的种群初始化、双版本变异和带随机扰动项的取整运算等新策略。针对非线性约束条件，给出惩罚基数的计算方法和连续映射基函数的表达式，在此基础上设计处理非线性约束的自适应惩罚因子。提出一种刻画种群多样性的新测度——种群二次平均基因距离及基于新测度的依概率混沌移民算子。将自适应罚函数法、依概率混沌移民操作与离散差分进化算法有机融合，构造面向工程约束优化的混合离散差分进化算法。对3个离散约束优化实例进行验证，结果表明，混合算法具有良好的鲁棒性且优于离散粒子群算法。应用混合算法求解斜齿圆柱齿轮传动优化设计问题，结果优于遗传算法及其改进算法、离散粒子群算法，目标函数值较遗传算法及其改进算法分别下降41%和10%。
• Select
  数控系统现场总线可靠通信机制的研究

  王志成;于东;张晓辉;胡毅;李培新;陈猛

  . 2011, 47(3): 152-158.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  现场总线的应用是数控系统发展的必然趋势。为满足数控系统的高可靠通信需求，在分析数控系统加工精度与可靠通信关系的基础上，设计一种现场总线可靠通信机制。针对该机制，建立数控系统通信可靠性评价的指标，提出以无故障通信时间来衡量现场总线通信的可靠程度；通过概率统计方法，对该机制的可靠性进行数学分析，得出现场总线通信可靠性与通信站数目及最大重发次数的关系，并分析各自的影响程度；通过仿真试验，验证理论分析结果的正确性，同时将该可靠通信机制应用到数控系统现场总线中，通过实际电磁干扰测试，证明该机制的有效性。该理论研究和试验结果，对数控系统通信的可靠性设计和分析具有重要的指导作用。
• Select
  新型数字液压2自由度摇摆台建模与试验研究

  彭利坤;肖志权;邢继峰;曾晓华;徐鑫

  . 2011, 47(3): 159-165.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  摇摆台广泛用于模拟舰船、车辆的运动姿态，在车船设备测试、驾驶模拟器等国防与民用领域都有重要的应用价值。基于此，针对自行研制的模拟海洋环境的2自由度液压运动平台，介绍增量式步进电动机、四边滑阀、非对称液压缸、摇摆台架、同步反馈机构等构成的近似开环控制的系统结构和工作原理，建立其运动学和动力学方程，并通过状态方程描述阀控非对称液压缸换向时的跳变特性。在Matlab/Simulink中构建系统的非线性控制模型框图，将仿真与试验结果进行对比分析，表明了该数字液压摇摆台的可行性。
• Select
  广义动态约束满足问题的一种双层组合启发式求解算法

  阴艳超;刘泓滨

  . 2011, 47(3): 166-173.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了求解并行协同设计过程中诸多制约关系形成的约束网络，研究动态约束满足问题，提出一种基于模糊物元分析和改进微粒群算法的双层组合启发式求解算法。将模糊物元分析理论作为算法的第一层，建立广义动态约束满足问题的可拓关系元形式化模型，并应用模糊关系元优化方法完成从求解空间到寻优空间的转换；将改进微粒群算法作为第二层，在基本微粒群算法基础上，引入柔性变异概率及动态更新响应方式提高算法对复杂动态系统环境变化的适应性，追踪协同设计进程中动态约束带来的系统极值的最新变化。通过设计实例验证所提算法的有效性。面向广义动态约束网络的双层组合优化算法为协同设计过程中的约束建模和求解提供了一种形式化和动态的研究方法。
• Select
  介观尺度心轴的表面粗糙度预测模型建立及参数优化

  黄燕华;董申

  . 2011, 47(3): 174-178.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为控制惯性约束聚变靶制备中介观尺度心轴的表面粗糙度，提出一种应用旋转设计技术安排试验的方法，通过非线性回归分析，建立基于进给量、背吃刀量、主轴转速和刀尖角四个主要切削参数的介观尺度心轴的表面粗糙度二次预测模型。分析结果表明，该模型的拟合值能较好地反映心轴车削表面粗糙度，并且具有比理论表面粗糙度计算值更高的精度。在主要切削参数中，进给量和刀尖角比背吃刀量和主轴转速对心轴表面粗糙度的影响更显著。利用优化得到的最佳表面粗糙度为目标切削条件，选用直线切削刃超细晶粒硬质合金刀具，在0.6 mm的心轴上得到Ra16.53 nm的表面粗糙度。
• Select
  基于SU-8厚胶光刻工艺的微电铸铸层尺寸精度控制新方法

  刘冲;李苗苗;施维枝;杜立群;王立鼎

  . 2011, 47(3): 179-185.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  以SU-8胶为微电铸母模制作镍模具时，胶模的热溶胀性使胶模变形，导致铸层线宽缩小，这是影响微电铸铸层尺寸精度的主要因素。针对密集蛇形沟道图形的镍模具微电铸工艺，以200.0 μm厚SU-8胶为胶模，研究微电铸铸层尺寸精度的控制方法，提出基于SU-8厚胶光刻工艺的微电铸铸层尺寸精度控制新方法，即在图形四周增设一条封闭等间距的隔离带，用隔离带减少影响图形区域的SU-8胶模的体积，阻止电铸时该处胶模的热溶胀对图形区域的影响，进而减小铸层尺寸变化。结果表明，采用增设隔离带方法制作的镍模具，胶模线宽变化量最大值由61 μm减小到31.4 μm，铸层尺寸相对误差的最大值由31.3%减小到16.7%，这种方法显著提高微电铸铸层的尺寸精度。
• Select
  面向高速加工的样条曲线实时插补算法

  孙玉娥;林浒;李建伟

  . 2011, 47(3): 186-192.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  数控加工追求更高的加工效率和光洁的加工表面，但大多数样条曲线插补算法是根据进给速度、最大合加/减速度和合加加速度来设计的，并没有考虑如何充分利用单轴的最大加减速能力。提出一种时间近似最优的样条曲线实时插补算法，它面向数控系统对高速加工的需求，在考虑机床动态性能的基础上，充分利用单轴的最大加减速能力，以达到理论上近似最优的加工效率。同时该算法通过预处理求速度限制曲线、速度曲线反向链接和平滑处理三个步骤求出满足加工精度以及机床单轴的最大加速度、加加速度等约束条件的加工速度曲线，能有效提高加工表面的粗糙度。仿真结果表明，该算法在有效提高加工效率的同时，能实现对减速点的精确定位，得到光滑的加工速度曲线。
• Select
  离轴楔形非球面平行磨削及补偿技术研究

  姜晨;郭隐彪;潘日;韩春光;张世汉

  . 2011, 47(3): 193-198.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对精密光学系统中对高精度离轴楔形非球面透镜的加工要求，提出采用由倾角可调三轴摆动式数控夹具系统和精密磨床数控系统(Computer numerical control, CNC)协调完成离轴楔形非球面透镜的高效加工方法。设计三轴摆动式数控夹具机构及控制系统相关程序，完成夹具制造及调整，在数控精密平面磨床上实现对离轴楔形非球面平行磨削加工。倾角可调夹具的设计简化原有的加工工序，提高加工效率。根据平行磨削加工原理对加工插补误差和工件形面误差进行模拟计算，结果表明：夹具旋转误差以及工件的形状尺寸会对加工精度产生较大影响。根据模拟结果和平行磨削方法原理，设计工件加工误差的在位补偿方法。通过平行磨削加工及补偿试验证明：在位补偿方法可以有效提高工件的加工精度。