高热点论文 《制造技术与机床》2022年第2期

  黄晋, 卢文婷, 陈嘉荣, 薛珺天. 滚珠丝杠垂直升降系统的建模和振动特性分析[J]. 制造技术与机床, 2022, (2): 151-158.

  以某上下料自动化设备中的升降机构为研究对象，采用集中参数法和分布参数法，利用拉格朗日方程和Ritz级数法，建立了滚珠丝杠垂直升降系统的动力学模型。利用模态叠加原理与降阶法求解微分方程对动态响应进行了求解。编制相应的MATLAB仿真程序，对系统来进行了模态分析，研究了不同参数对工作台位移响应的影响。根据仿真结果分析系统的相对薄弱环节，选择丝杠参数，选型设计后的机构运行更加平稳。根据结果得出：所提出的动力学建模方法和研究结果对滚珠丝杠垂直升降系统的振动特性分析和结构设计具有指导意义。

  工业机器人在进行新工艺开发时一般存在周期长、调试复杂等普遍的问题。以ABB的IRB120型工业机器人作为研究对象, 基于Process Simulate工业仿真平台, 采用了工业机器人信息物理融合的方法, 实现了工业机器人实体与虚拟模型深层次地融合的功能, 通过数据的通信、采集与传输实现了二者的同步运动功能, 进一步分析了虚拟模型相对于实体工业机器人的时间延迟误差。分析根据结果得出, 二者的时间延迟误差在工业允许范围内, 说明该技术可为人机一体化智能系统提供有效的解决方案, 可大幅度缩短工艺开发周期、降低工艺开发成本, 同时该技术也是数字孪生概念下的具体工程应用, 技术本身就具有较高的工程推广价值。

  （ ①中北大学机械工程学院；②先进制造技术山西省重点实验室；③国能榆次热电有限公司；④黄河万家寨水利枢纽有限公司）

  机械传动设备行星齿轮箱极易出现故障，为减少行星齿轮箱故障诊断中传感器的布置数量，进而减少相关成本。提出了一种基于改进的集成经验模态分解(MEEMD)信息熵与相关分析相结合的行星齿轮箱测点优化方法。首先，使用MEEMD算法分解5种工况的振动测试信号。其次，用分解出的各分量与原始数据之间的相关系数筛选出包含主要故障信息的IMF分量，并提取它们的信息熵特征，构造成样本特征向量。最后，控制同一工况不同测点以及同一测点不同工况的信息熵特征向量进行相关性分析。分析出相对冗杂多余的测点进行筛选剔除，达到测点优化的目标。

  为了研究超声滚压加工表面微织构工艺，选用45钢试样作为研究对象，分析了工艺参数包括滚压球直径、步距、静压力和进给速度对织构形貌及深度的影响，并对织构化后工件的表面性能进行了单因素实验。根据结果得出，超声滚压工艺可以在表面制备稳定的织构，滚压球直径与步距对表面形貌影响较大，采用8 mm滚压球与0.2 mm步距参数，能获得较为显著的织构形貌。静压力的提升可以轻松又有效提升表面硬度及晶粒细化程度, 而进给速度对表面性能的影响较为复杂。

  孙英强, 杨庆东, 许博, 王然. 高效高质量铣削参数多目标优化方法研究[J]. 制造技术与机床, 2022, (2): 116-120.

  机床的切削参数决定着机床加工的质量及加工效率，传统的切削参数选择方法基于工人经验，很难实现加工质量与效率的最优。针对以上问题，提出了一种面向高效、高质量加工的数控机床铣削参数多目标优化算法。算法以铣削四要素(切削速度、每齿进给量、切削深度和切削宽度)为优化变量，以最小切削力和最大材料去除率为优化目标；采用基于Tent映射的混沌初始化多目标粒子群优化模型进行参数优化，采用优化前后不同参数组合构建四因素四水平的正交实验，以表面粗糙度值作为加工质量主要表征，比较优化前后参数组合的实验结果。结果验证了优化方法和优化模型的有效性。

  由于SiCp/Al颗粒增强复合材料具有高比模量、高比强度、耐磨性好、耐高温和导热导电性能好等优异性能, 使其在工程应用中成为了传统金属的精良替代品。针对体积分数为45%的SiCp/Al颗粒增强复合材料进行切削研究, 建立切削仿真模型, 从应力场的分布情况、颗粒的断裂与破碎机理以及切屑表面的裂纹扩展等方面对切削机理进行仿真分析, 并通过铣削实验进行了验证。根据结果得出, 颗粒的断裂与破碎主要发生在剪切区和工件与切屑的分离面, 同时由于颗粒的存在会使切屑表面产生微裂纹, 微裂纹的扩展是影响切屑表面形态的重要因素。

  以难加工材料TA15钛合金为研究对象, 采用正交试验设计方法, 研究内排屑深孔钻削钻头断屑槽圆弧半径、机床主轴转速和进给量在钻削过程中对切屑形态的影响规律。试验表明: 钻头断屑槽的圆弧半径是影响切屑形态的重要的因素, 机床主轴转速和进给量为次要因素; 优化后的工艺参数选取断屑槽圆弧半径为0.8 mm, 主轴转速为255 r/min, 进给量为0.45 mm/r时, 切削过程平稳, 排屑顺畅。

  针对数控裁床在裁剪形状类似以及面积较小制品时，生产者无法用肉眼快速区分制品的问题，研究了一套集喷墨、笔绘和切割于一体的控制管理系统。基于MFC开发了一套上位机控制管理系统应用程序，并结合基于STM32的下位机运动控制管理系统，最终实现将产品信息喷涂以及笔绘在制品上，方便生产者快速识别制品。并通过服装样片应用实例验证了系统模块设计的可行性，满足了生产的实际需要。

  孙宏伟. 关于高速数控转台动平衡检测及调整方法的研究[J]. 制造技术与机床, 2022, (2): 131-134.

  对高速数控转台动平衡检测理论进行了剖析，阐述了动平衡评价标准，提出了高速数控转台动平衡检测硬件的选用方案，并对高速转台动平衡的调整办法来进行了详细说明。结合实例，验证了动平衡调整方案，根据结果得出此项研究能够降低高速数控转台在使用中由于动不平衡引起的振动，进而提高机床加工的精度及机床的使用寿命。

  冯克明, 杜晓旭, 王庆伟, 张亮波, 赵金坠, 吕申峰. 砂轮平衡及其在磨削工程中的应用[J]. 制造技术与机床, 2022, (2): 50-57.

  在机械制造领域，磨削加工以其无法替代的优势，通常作为机械零件的最后加工工序。但是，磨削工艺流程中却时常出现振动，致使磨削振纹成为提高零件表面上的质量的主要障碍。为此，全面梳理了回转体不平衡、砂轮不平衡、磨削振动和砂轮平衡精度等相关联的内容；分析了砂轮平衡主要表征参数、砂轮不平衡影响因素和砂轮平衡测试技术等；最后，基于磨削工程应用经验，给出了不同磨削方式所对应的砂轮平衡的阈值范围。旨在为有关技术人员更好地理解砂轮平衡提供一些技术上的支持，以期改善磨削工程中的振动问题。

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