2013年, 第49卷, 第9期　
刊出日期：2013-05-05

  

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  气垫式越野机器人土壤参数分步识别

  许烁

  . 2013, 49(9): 1-11.

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  土壤参数在线识别需要解决由多参数耦合引起的估值多解问题以及由状态噪声和测量噪声引起的估值准确性问题。为了解决估值多解问题，利用气垫式越野机器人的垂向力控制自由度，分别设计g-EKF算法、对数均值法和最小二乘法对3个推力相关土壤参数、3个垂向接地压力相关土壤参数和2个推土阻力相关土壤参数进行分步识别。为了解决估值准确性问题，在第一步g-EKF算法中，采用采样点选择、样本重排和测量值修正等多种措施抑制状态噪声和测量噪声的影响；在第二步对数均值法中，利用对数变换抑制非对称分布噪声对均值计算的影响。开展多角度的试验研究，包括各步估值算法的可行性和准确性、分步估值准确性的递次影响、土壤参数估值准确性对能耗优化的影响。试验结果表明，在各种噪声水平的工况下，提出的土壤参数分步识别策略及相应算法均能够有效解决多解问题和准确性问题。
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  基于散斑数字图像相关的柔顺结构力传感单元设计与试验研究

  陈忠;张宪民;周晓峰

  . 2013, 49(9): 12-16.

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  随着微机电系统(Micro-electro-mechanical systems, MEMS)越来越复杂，对微装配、微操作的微力测量要求越来越高。根据微夹持视觉导航与夹持力传感的要求，研究一种面向微夹持器的柔顺结构视觉力传感单元。该传感器单元与微夹持器采用结构一体化设计思想，加工简易，可在同一视场内实现视觉导航与夹持力传感。通过提出集成该视觉力传感单元的微夹持器构想，推导该视觉力传感单元的力-位移理论关系，建立基于散斑数字图像相关(Digital image correlation, DIC)方法的精密位移测量方法，构建该柔顺结构力传感单元。在此基础上，基于柔顺结构力传感单元的放大模型，建立验证力传感单元的力-位移关系的试验系统，进行传感单元的力-位移关系试验研究。研究表明，所提出的柔顺结构视觉力传感单元测量性能达到预期要求。
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  柔性单元间接触截面的变形规律

  宫金良;张彦斐;胡光学

  . 2013, 49(9): 17-23.

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  单元划分法是柔性机构分析的重要方法，由于在建模过程中假设各单元间所受力为均布力，因此忽略了集中力所导致的柔性单元间接触截面的变形误差。以柔性摆杆为例研究柔性单元间接触截面的变形规律。采用传统的单元刚度矩阵法建立柔性摆杆的刚度模型，通过与有限元分析结果的对比，证实不考虑柔性单元间接触截面的微观变形将会导致较大的分析误差。将接触截面的变形考虑进理论分析中进行补偿后，结果显示补偿后理论分析结果与有限元分析结果的偏差明显减小。同时，通过改变柔性摆杆的关键机构参数进一步仿真，给出四大机构参数对柔性摆杆机构中柔性单元间接触截面变形的影响规律，并提出在柔性机构设计中降低这种接触截面变形对分析结果影响的具体建议。
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  转子系统二阶油膜失稳故障仿真及试验研究

  马辉;李辉;张素燕;闻邦椿

  . 2013, 49(9): 24-29.

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  针对高转速下滑动轴承易出现高阶油膜失稳的问题，建立考虑陀螺效应的单跨双盘转子系统集中质量模型，其中左、右轴承分别采用弹簧-阻尼模型和短轴承非线性油膜力模型。考虑两圆盘偏心反相位情况，通过轴心轨迹、时域波形、频谱图和三维谱图，分析转子系统在升速过程中出现的油膜失稳规律及产生的复杂非线性动力学特性。通过搭建模型试验台，对仿真结果进行验证。理论和试验结果均表明：在较高转速下系统会同时出现前两阶油膜振荡，油膜振荡会激起与转频和前两阶振荡频率有关的组合频率成分，且1阶和2阶油膜振荡共存时存在能量转换现象。
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  高速列车侧窗受交会压力波作用的动态响应

  钱春强;郑志军;虞吉林;李松晏

  . 2013, 49(9): 30-36.

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  采用有限元法模拟高速列车车厢在三种等速(250 km/h、350 km/h和500 km/h)明线交会时产生的压力波作用下的动态响应过程，得到侧窗中心Mises应力随时间的变化曲线，并与相同幅值变化的均布动载及最大静载两种工况进行对比。结果表明同节车厢各个侧窗中心所达到的最大应力值表现出沿载荷移动方向随侧窗位置不同逐渐增加的趋势。当交会速度较低时，在均布动载荷作用下计算得到的侧窗中心应力峰值均高于静载和移动压力波的情况；而随着交会速度的提高，在移动压力波作用下的侧窗应力峰值高于其他两种情况。在等速交会速度为500 km/h时，车厢各个侧窗瞬时挠度在压力波第二个峰值到达时表现出混乱。研究表明在高速列车交会时的车窗安全性评估中必须考虑移动压力波的影响。
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  基于双重Q因子的稀疏分解法在滚动轴承早期故障诊断中的应用

  莫代一;崔玲丽;王婧

  . 2013, 49(9): 37-41.

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  非平稳信号是由持续振荡成分和非持续振荡的瞬态成分混合而成的，因此很难利用线性方法对其进行有效分析。针对此问题，提出一种基于双重Q因子的非线性分析方法。这种方法将非平稳信号表示成高共振成分(高Q因子)和低共振成分(低Q因子)的叠加，进而用双重Q因子对信号进行稀疏分解，得到其高共振成分和低共振成分。将双重Q因子的分析方法用到轴承的早期故障诊断中，指出故障信号是由高共振成分和低共振成分故障冲击信号组成，从而用低Q因子提取出故障冲击成分，达到有效去除强噪声的目的，快速且准确地提取出轴承早期微弱故障的冲击特征。仿真信号和滚动轴承试验数据分析结果表明：该方法具有良好的降噪性能，能够有效地去除信号中的强噪声。
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  信号瞬时频率直接计算法与Hilbert变换及Teager能量法比较

  任达千;杨世锡;吴昭同;严拱标;孟庆波

  . 2013, 49(9): 42-48.

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  针对Hilbert变换求取信号瞬时频率时会出现没有物理意义的负频率现象，研究基于局域均值分解的瞬时频率直接计算方法。给出相位展开分段计算方法的详细计算步骤。直接法与直接正交法进行了比较，直接法和直接正交法在数学上相等，计算结果相同，可以认为是同一种方法。直接法也与Hilbert变换、Teager能量方法进行比较。仿真和试验结果表明，直接法计算结果能很好地反映信号的相位调制现象，没有明显的端点效应，不会出现负频率现象。直接法应用于旋转机械振动信号的分析，取得良好效果。
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  管形径向复合压电超声换能器及其频率方程

  徐洪;刘世清

  . 2013, 49(9): 49-54.

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  对管形径向复合压电超声换能器的径向振动特性进行研究。该换能器由金属预应力管、弹性胀套内芯及柱面压电陶瓷环组径向复合而成。基于弹性力学理论及机电类比原理，推导出复合换能器的径向振动机电等效电路及其共振频率方程。探讨换能器径向共振频率、反共振频率及有效机电耦合系数随其几何尺寸的变化关系。研究表明，换能器的一阶径向共振频率随其内芯内径及预应力管壁厚度增大而降低，有效机电耦合系数随内芯内径增大而减小，而随其外部预应力管壁厚度增加存在极大值。理论与试验结果符合较好。
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  基于响应面法的汽车盘式制动器稳定性优化设计

  吕辉;于德介;谢展;路怀华

  . 2013, 49(9): 55-60.

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  针对汽车制动噪声的抑制问题，将响应面法与优化技术相结合，提出一种降低系统复模态的不稳定系数以提高汽车盘式制动器系统稳定性的优化方法。该方法基于制动器的振动稳定性原理建立有限元分析模型，通过拉丁超立方试验方法采样，结合最小二乘法构建制动器系统复模态的二阶响应面近似模型，以制动器几何结构参数为设计变量，制动器复模态的不稳定系数为设计目标，采用遗传算法对响应面近似模型进行优化。对某车的浮钳盘式制动器的分析和优化算例表明，采用该方法对汽车盘式制动器的稳定性进行分析和优化，能大大提高优化效率的同时有效降低系统复模态的不稳定系数，从而提高制动器的稳定性，减小制动噪声产生的可能，达到改善汽车振动噪声与舒适性的目的。
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  一类不确定机械系统的双调节自适应模糊建模与鲁棒控制

  王永富;张义民;柴天佑

  . 2013, 49(9): 61-68.

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  针对含摩擦环节的不确定机械动力系统，建立摩擦力模型及其相应的控制补偿策略一直是人们所关注问题。由于摩擦力所固有的非线性及不确定特征，使得用传统的数学建模与控制补偿方法难以达到满意的系统性能要求。考虑到传统摩擦力模型的缺陷以及不具备自学习和自适应环境的能力，提出用自适应模糊建模技术逼近摩擦动力系统并将辨识结果用在控制器设计中。在用自适应模糊技术建立摩擦模型过程中，自适应参数由跟踪误差和摩擦建模误差共同调节，这加快跟踪误差的收敛速度和模糊建模的逼近精度。在控制器设计方面，考虑到系统存在摩擦建模误差，采用鲁棒控制器设计方案并运用李雅普诺夫稳定性分析证明闭环系统跟踪误差的有界性。数值仿真和试验结果验证了该方法的有效性和实用性。
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  有机玻璃扭动微动磨损的实时观测与摩擦振动分析

  杨莎;蔡振兵;沈明学;肖新标;莫继良;朱旻昊

  . 2013, 49(9): 69-74.

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  在新研制的扭动微动磨损实时观测系统上，以法向载荷为100 N和扭动角位移幅值为0.5°～15.0°的参数，对有机玻璃 (Polymethylmethacrylate, PMMA)/GCr15摩擦副进行扭动微动磨损试验，同时录制扭动微动过程并同步采集摩擦振动信号。在摩擦动力学行为分析的基础上，结合实时观测和摩擦振动分析，对PMMA的扭动微动磨损行为进行研究。结果表明，随着角位移幅值增加，PMMA扭动微动呈现三个区域(即部分滑移区、混合区和滑移区)；在部分滑移状态 (θ=0.5°)下，损伤轻微，振动数据与空载时振动数据相似，相对运动主要靠弹性变形协调；在完全滑移状态(θ=15°)下，整个接触区发生严重损伤，大量磨屑被排出接触区，接触区最外侧呈现纺锤状银纹，每循环次数下振动信号的事件发生数先增大后减小，而振动振幅呈现相反的趋势，主要损伤机制为弹塑性变形、剥层和氧化磨损。
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  螺旋槽旋转密封环润滑状态转变预测

  赵一民;胡纪滨;吴维;苑士华

  . 2013, 49(9): 75-80.

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  针对螺旋槽旋转密封润滑状态随转速变化，建立分析润滑特性的数学模型。采用有限体积法对雷诺方程进行数值离散，基于贴体坐标变换与质量守恒边界条件，获得了流体润滑模型。采用分形接触模型描述混合润滑状态时的粗糙峰接触特性。数学模型能够对混合润滑和流体润滑状态下的润滑特性进行模拟，获得了全转速范围内摩擦因数的变化规律，并得到了试验验证。得到了脱开转速，并拟合脱开转速随入口油压变化的规律曲线，利用该曲线能有效判断密封摩擦副润滑状态转变的转速。
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  摩擦片偏磨引起的汽车制动低鸣噪声研究

  张光荣;谢敏松;黎军;齐钢;浦新宇

  . 2013, 49(9): 81-86.

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  建立后盘式制动器有限元模型，对其进行制动低鸣噪声的有限元复特征值分析。根据系统的负阻尼比预测系统出现制动噪声的趋势。利用该模型，研究摩擦片切向偏磨对制动噪声的影响。研究结果表明，切向偏磨是引起制动低鸣噪声的主要原因。当偏磨量大于0.5 mm时，系统的负阻尼比突变，说明发生制动低鸣噪声的可能性极大；同时该噪声的出现与制动压力、摩擦滑动方向、摩擦因数有特定的关系。该计算结果与噪声试验结果完全一致，为消除该制动低鸣噪声提供了理论依据和指导。
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  面向高效低碳的数控加工参数多目标优化模型

  李聪波;崔龙国;刘飞;李丽

  . 2013, 49(9): 87-96.

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  数控加工是目前机械制造系统广泛采用的一种加工方法，为实现数控加工的低碳化，研究数控车削加工的高效低碳切削参数优化问题。建立切削加工过程时间目标函数和包含电能碳排放、刀具碳排放、切削液碳排放的碳排放目标函数。然后，考虑加工过程中机床设备性能和加工质量的实际约束条件，建立以数控加工的切削速度和进给量为优化变量，以最小加工时间(高效)和最低碳排放(低碳)为优化目标的多目标优化模型。引入权重系数将其转化单目标优化模型，并应用复合形法对优化模型进行优化求解。通过某具体实例验证了所建模型的有效性，并对优化结果和优化变量的灵敏度进行了分析。
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  复杂结构条件下的装配路径求解与优化技术

  刘密;刘检华;何永熹;尚炜

  . 2013, 49(9): 97-105.

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  针对复杂结构条件下的零部件装配路径自动求解困难的问题，提出基于障碍和贪心规则的快速扩展随机树(Rapidly-exploring random tree, RRT)算法。该算法以基本RRT算法为基础，采用随机采样、终点采样、局部采样相结合的采样方式，利用目标零件与障碍物的碰撞面片法向量和碰撞点位置来引导随机树的扩展方向，在每个扩展方向上按贪心规则进行扩展，并提出先平移后旋转的扩展策略。对求解得到的初始装配路径，提出运用分段线性拟合的方法进行路径自动优化。设计并开发了装配路径求解软件原型系统，进行了算例测试和实例应用，结果验证了算法的高效可行。
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  基于神经网络集成的B样条经验模态分解端点效应抑制方法

  孟宗;顾海燕;李姗姗

  . 2013, 49(9): 106-112.

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  经验模态分解对非线性、非平稳信号进行平稳化处理时表现出特有的分析能力，能够有效获得非平稳信号的时频特征，但是其利用样条曲线构造信号上下包络线的过程中存在严重的端点效应。在分析端点效应产生机理的基础上，提出基于神经网络集成的B样条经验模态分解(B-spline empirical mode decomposition, BS-EMD)端点效应抑制方法，研究神经网络集成延拓的原理，利用神经网络集成对数据进行左延拓和右延拓，利用B样条插值函数对延拓后的数据进行插值计算，得到信号的均值曲线，进行经验模式分解，得到本征模函数。仿真和试验结果表明，该方法能有效抑制BS-EMD的端点效应。
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  面向零件切削性评价的数控机床精度特性重要度耦合识别技术

  萨日娜;张树有;刘晓健

  . 2013, 49(9): 113-120.

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  针对数控机床精度变化过程与零件切削加工过程之间具有关联性特点，提出面向零件切削性评价的数控机床精度特性重要度耦合识别方法。将数控机床精度变化过程与切削加工过程看作一个耦合系统，构建耦合系统隐马尔可夫链(Hidden Markov model, HMM)模型。对零件切削特性参数实测数据进行改进支持矢量机学习(Support vector machine, SVM)与回归拟合，利用各切削特性实测值与拟合值的相对误差，划分各切削特性状态，构造耦合系统状态转移矩阵。以耦合系统最佳切削特性状态为目标，形成零件切削性评价模型，利用改进量子遗传算法(Quantum genetic algorithm, QGA)，实现隐马尔可夫模型的参数估计，确定各切削特性重要度。给出零件各切削特性与数控机床各精度特性关联模糊判断矩阵，借助质量功能展开(Quality function deployment, QFD)，识别出数控机床精度特性相对重要度。最后以实例验证方法的可行性和有效性。
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  基于强度冗余的零部件再制造优化设计方法

  宋守许;刘明;柯庆镝;刘光复

  . 2013, 49(9): 121-127.

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  针对目前再制造设计反馈机制不完善及缺乏再制造可行性强度指标等问题，提出强度冗余的概念，通过分析现役零部件“设计、服役、再制造”阶段的强度及损伤，结合零部件设计信息，以零部件主要失效形式为基本依据，构建强度冗余的层次结构，包括强度指标层、强度及损伤层和设计要素层，并明确强度冗余的数学表达。在此基础上建立冗余因子的计算模型，分析零部件满足再制造的强度冗余条件，同时以冗余因子为再制造可行性指标提出基于强度冗余的量化分析、参数优化和反馈验证三阶段设计流程，以实现零部件的再制造优化设计，并且分别对各阶段进行了详细阐述。以曲轴为例分析计算其强度冗余因子，对其初始设计方案进行面向再制造的改进，验证了该设计方法的有效性和可行性。
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  支持薄壁结构交互装配变形仿真的力学模型研究

  程奂翀;武殿梁;鲍劲松

  . 2013, 49(9): 128-134.

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  基于刚体模型的交互虚拟装配仿真已在产品可装配性验证、装配工艺规划、操作培训与指导等方面得到大量应用，但装配过程的变形仿真涉及零部件的变形和应力计算，目前仍是虚拟装配领域的问题之一。装配变形对于薄壁结构更为突出，如飞机机身、汽车车身制造领域。目前的有限元法(Finite element method, FEM)在速度上无法满足交互虚拟装配仿真需求，而常用的弹簧-质子模型也无法用于薄壁件变形计算。提出基于平面三角形网格几何模型的薄壁件弹性变形力学模型，从平面三角单元出发采用高阶Laplace变形法构建薄壁件弹性变形基本求解方程，并给出边界条件处理方法。与常规的有限元板壳模型计算结果进行了对比，结果表明所提出的薄壁件变形力学模型具有较高的求解效率，并且更容易与目前的虚拟装配仿真集成，将可用于支持薄壁结构交互装配仿真过程的变形和应力计算。
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  种植于红粘土的木薯块根挖掘作业数值模拟

  杨望;杨坚;贾丰云;王秋羽;黄亦其

  . 2013, 49(9): 135-143.

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  针对种植于红粘土的木薯块根挖掘作业，采用有限元法(Finite element method, FEM)和光滑粒子流体动力学(Smoothed particle hydrodynamics, SPH)的耦合算法及修正的莫尔-库仑屈服准则，建立木薯块根挖掘作业耦合计算模型，并进行物理试验验证。利用该计算模型对挖掘松土过程进行数值模拟，在细观上研究挖掘铲的松土机理和块根的变形过程。采用二次回归通用旋转设计方法和带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)，研究挖掘铲结构参数交互作用对牵引阻力、松土效果和块根最大有效应力的影响规律及对挖掘铲结构参数进行优化。结果表明，所建立的耦合计算模型适用于挖掘作业时土壤产生大变形的数值模拟研究。土壤被铲尖抬起，产生弯折、剪切破裂是土壤疏松的主要原因；在挖掘松土过程中，块根受土壤挤压产生弯曲变形。大的入土角和小的翼张角组合、大的入土角和大的铲宽组合、大的铲宽和小的翼张角组合，松土程度大，但小的入土角和小的铲宽组合、大的翼张角和小的铲宽组合，牵引阻力小，且大的翼张角和小的铲宽组合，块根最大有效应力小；挖掘铲结构参数的优组合如下：入土角为28°，翼张角为64°，铲宽为38 cm，其松土程度为20.83 mm，牵引阻力为8 641 N。
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  基于轴对称非球面子午线的步长不变式双圆弧插补算法

  张学忱;陈锦昌;申艺杰

  . 2013, 49(9): 144-150.

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  在数控机床上提高曲面加工的精度，很大程度上在于数控插补算法的选择，因圆弧插补算法在圆弧连接处可达C1连续成为常用的数控插补算法。提出一种步长不变式双圆弧插补算法，基于几何条件推导步长不变式双圆弧公切点的数学模型，建立基本数控曲线任两点构造双圆弧的局部坐标系与绝对坐标系的数学变换，给出误差分析的公切点斜率的调整方法及误差判别模型。因其插补误差的调整与插补步长无关联，使插补误差的调整不需要改变加工工艺参数。步长不变式双圆弧插补算法能适应不同加工环境下不同加工工差的多样性要求，具有较好的数控加工柔性，便于实现高效快速的数控加工。通过对中大口径轴对称非球面元件超精密磨削加工实例验证了算法的可行性，其插补允差范围小于0.002 μm。
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  对数螺旋线型面楔块逆止器的设计及动态仿真

  付丽华;李海泉;章岱兴;宋华;于成忠;李刚

  . 2013, 49(9): 151-157.

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  提出一种基于对数螺旋线型面的楔块接触式逆止器，参考现行的偏心圆弧线型面楔块应用曲线拟合方法设计了对数螺旋线型面楔块，采用Pro/E建立了对数螺旋线型面楔块逆止装置的仿真模型，并应用ANSYS/LS-DYNA软件对其逆止过程进行动态仿真，得到对数螺旋线型面楔块在逆止过程中的受力情况，并与偏心圆弧线型面楔块的受力情况进行比较，结果表明新型逆止器在逆止过程中接触应力较小、逆止过程平稳，逆止效果优于传统的偏心圆曲线型面楔块逆止器，该研究为新型的对数螺旋线型面的楔块接触式逆止器的研制提供了理论依据。
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  栓接结合部动态特性研究进展

  蔡力钢;王锋;李玲;郭铁能;赵永胜;刘志峰

  . 2013, 49(9): 158-168.

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  栓接结合部是机床中最为典型的一种结合部形式，其影响因素众多，作用机理极其复杂，直接影响机床的整体性能，研究其动静态特性对整机的创新设计和自主研发具有重要意义。在过去三十多年时间里，众多学者开展栓接结合部特性研究，进一步明确了其内部机理和主要影响因素，但真正建立其本构模型、获取通用性数据仍存在困难，因此，有必要对现有研究成果进行系统分析和深入总结。早期研究是从栓接结合部等效线性化特性开展，近些年来其非线性特性越来越受到重视，这是由栓接结合部具有强非线性特性的本质决定的。以这两种研究思路为脉络，从栓接结合部的基础试验及理论研究、物理模型建立及参数辨识和工程应用展开综述，比较各研究提出的假设及其优缺点，总结研究所存在的不足，并对未来研究趋势进行展望。
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  基于速度效应的高温合金高速超高速磨削成屑过程及磨削力研究

  田霖;傅玉灿;杨路;徐九华;李海燕;丁文锋

  . 2013, 49(9): 169-177.

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  为探索砂轮线速度的提高对高强韧难加工材料成屑过程的影响规律，选择典型难加工材料高温合金GH4169，对其进行单颗磨粒高速超高速磨削试验，测量单颗磨削力，并通过观察分析单颗磨粒划擦痕迹以确定不同线速度条件下的临界成屑厚度，系统研究砂轮线速度在20～165 m/s范围内，磨削成屑过程与磨削力随速度变化的规律。研究结果表明，速度效应引起磨削过程阶段划分及临界成屑厚度的转变；同时，磨削力随着砂轮线速度的上升呈先增加后减小再增大的趋势，这些现象均表明速度效应使得难加工材料加工性发生转变，该转变是通过材料应变率强化与热软化两效应主导地位的转变而引起的。随着砂轮线速度的上升，高温合金材料单颗磨屑锯齿化程度加剧，且磨痕沟槽两侧隆起高度呈先减小后增大趋势，这些现象进一步说明速度效应导致材料成屑机制的转变。
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  生物质缓冲包装制品成形工艺优化及其性能研究

  郭安福;李剑峰;李方义;赵建;吕禹

  . 2013, 49(9): 178-183.

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  生物质类缓冲包装制品相关性能研究是目前国内外生物质类产品研究的热点。采用正交试验方法研究生物质缓冲包装材料上模温度、下模温度、干燥时间和保压时间等成形工艺条件对材料拉伸强度的影响，结果表明：各因素对材料拉伸强度影响的主次顺序：上模温度＞干燥时间＞下模温度＞保压时间，材料最佳成形工艺条件为上模温度235 ℃、下模温度230 ℃、干燥时间45 s和保压时间50 s，其拉伸强度达1.98 MPa；研究上模温度、干燥时间对材料的缓冲性能的影响，随着上模温度和干燥时间的增加，材料的缓冲系数呈现先降低后又增大的趋势，在上模温度为235 ℃、干燥时间为50 s时，材料的缓冲系数最小，缓冲性能最好；与发泡聚苯乙烯 (EPS)和发泡聚乙烯 (EPE)等包装材料力学性能和缓冲性能的比较表明生物质缓冲包装材料完全可以替代EPS和EPE等缓冲包装材料。
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  基于PZT激励同步压缩放电通道的微细电火花加工技术

  杜连明;张勤河;张建华;张亚

  . 2013, 49(9): 184-189.

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  针对微细电火花加工效率低，排屑困难，放电状态不稳定的问题，基于压电陶瓷(Piezoelectric ceramic, PZT)的逆压电效应，采用火花放电与PZT激励同步脉冲电源，提出PZT激励同步压缩放电通道的微细电火花加工的新方法。对其系统构成和加工原理进行了详细阐述，并结合试验对该加工系统的加工机理进行了分析，试验研究证明采用PZT同步压缩放电通道过程中能够改善放电间隙的状态，提高加工效率和加工质量，促进排屑，进而提高了微细电火花的加工稳定性。利用自行开发的加工系统成功加工出直径67 μm的微细孔，加工过程稳定，表明该技术在微细加工方面具有广阔的应用前景。
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  不锈钢薄板圆盘剪分切过程有限元仿真研究

  潘嘉强;路家斌;阎秋生

  . 2013, 49(9): 190-198.

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  针对金属板材圆盘剪精密分切工艺，应用DEFORM-2D仿真软件建立金属板材的圆盘剪分切模型，采用Oyane韧性断裂准则分析304不锈钢板材在圆盘剪分切加工中的弹塑性变形、断裂过程，研究裂纹的产生与扩展、材料断裂分离机理及断面形貌特征。根据板材在分切过程中的静水应力变化，提出用塌角区出现最大拉应力时的切入时间t1、分切区出现拉应力时的切入时间t2及t1之间的时间差∆t来简便直观地判断分切断面的塌角高度和剪切带高度的变化趋势，t1和∆t越小，最后形成的塌角和剪切带高度越小。揭示圆盘剪轴向间隙对分切断面形貌的影响规律，随着轴向间隙的增大，塌角高度和撕裂角逐渐增大，剪切带高度逐渐减小，而毛刺高度则先略微减小再急剧增大。有限元仿真结果与实际圆盘剪分切试验结果具有良好的一致性。