增材制造技术中的自适应分层研究

增材制造技术是一种先进的智能化制造技术,分析了其"分层—叠加"的制造原理,其制造过程中必然会存在原理性误差,即"阶梯效应";通过对制造过程的几何分析,建立了表示原理性误差的理论公式,该公式具有普遍适用性;分析了原理性误差与其影响因素—三维模型表面的法向方向、曲率、分层厚度之间的相互关系,为分层提供了理论依据;提出了一种基于三维模型表面几何特征直接对三维模型进行自适应分层的算法,该算法根据三维模型表面的曲率、法向方向以及给定的精度要求来自动的调整分层厚度;并对该算法进行了实验分析,结果表明,该算法满足自适应分层的要求。     

3D打印技术在船舶制造中的应用

<正>美国海军人士称,掌握增材制造技术将是海军的优势之一,如果能在船的航行状态下使用3D打印技术,将是一件里程碑式的事件。增材制造技术是20世纪80年代末期由美国科学家发明的一种实体零件制造技术,是一种采用CAD设计数据使材料逐层累加的加工制造方法。20多年来,增材制造技术发展迅速,根据其技术特点的不同又被称为"3D打印"、"实体自由制造"、"快速原型"、"分层制造"及"材料累加制造"等,其中"3D打印"     

基于CNC的自适应直接分层制造方法研究

将RP技术的增材制造理念与数控铣削加工技术相结合,提出了基于CNC机床的金属零件分层制造方法。为解决等厚分层方法存在的缺陷,提出了基于相邻层面积变化比率和轮廓法向矢量的自适应直接分层算法,并在Pro/E软件平台上,利用Pro/TOOLKIT进行了系统的开发。该方法采用定厚板材作为造型材料,在等厚分层的基础上对分层板进行自适应分层切削,有利于保证成型精度和提高成型效率,为复杂形面功能零件的快速成型制造提供了一种有效的方法。     

增材制造中STL模型三角面片法向量自适应分层算法研究

本文提出了增材制造技术中STL模型三角面片法向量自适应分层新算法。该方法寻找与层厚t相交的三角面片的最小法向量,应用三维模型体素中x-y分辨率和STL模型中三角面片法向量与制造方向间夹角变化关系,实现STL模型的自适应分层。用此方法分层,减少了分层参数处理的复杂性,使自适应分层变得更加简单且易实现,得到的分层厚度值更加准确。由于自适应分层是在允许的误差范围内得到的分层厚度,因此在STL模型轮廓变化明显的区域分层更加精细。     

熔融沉积成型中对自适应分层方法的改进及实验研究

目前,熔融沉积成型技术中提出了各种自适应分层算法来改善成型效率和成型精度无法兼顾的缺点。其中,基于STL模型三角面片法向量的自适应分层算法存在以下问题:如果三角面片法向量与分层方向间的夹角过大或过小,这一算法无法实现层厚随着法向量与分层方向之间夹角的变化而自适应变化。为此,本文应用归一化的方法对其进行改进,将模型等厚分层后再根据归一化的原理确定每一层的自适应层厚值;其次基于MATLAB对这一自适应分层算法及其改进算法进行仿真;最后在熔融沉积实验平台上对其进行实验验证。实验结果表明,相对于原始算法,改进算法的自适应分层效果显著提高,且零件成型效率上升了22%,成型精度上升了29%,切实有效。     

基于FDM的自适应分层算法的研究

为了兼顾FDM快速成型的成型质量和效率,对基于FDM的自适应分层算法进行了研究。首先对等厚度分层方法进行了分析计算,发现其弊端;其次对CAD模型进行了参数化分析,通过曲率的正负将图形表面分成了正偏差和负偏差两种情况;最后利用ABS丝材和二次开发的CURA软件,分析了不同层厚对熔融沉积快速成型制件成型质量的影响。结果表明,改进的自适应分层算法易于编程,提高了制件的成型质量,且节省了打印时间。     

选区激光烧结过程传热分析的高效无网格法

增材制造是通过材料逐层堆积来实现构件无模成形的新型制造技术,近年来受到人们的广泛关注。基于无单元伽辽金法(无网格法)提出了一种可高效模拟以粉末床为主要技术特征的选区激光烧结增材制造过程的数值模拟技术。相应于材料逐层增加过程,逐层引入计算节点和背景积分单元。充分利用无单元法建立近似函数仅依赖于节点而非网格单元的优点,对远离当前加工层的区域自适应地进行"网格"粗化以减小计算规模。为进一步提高计算效率,引入稳定相容节点积分技术,大幅度减少了积分点数目。数值结果表明,所发展方法能够有效模拟选区激光烧结增材制造的热传导过程,再现温度场的演化历程。与使用通用有限元软件的模拟方法以及使用高斯积分的标准无网格法相比,该方法大幅度缩短了计算时间,显著提高了选区激光烧结过程传热分析的计算效率。     

基于石蜡速凝特性的层合速凝成型技术

对于用于陶瓷零件的快速原型制造技术成本高以及不易普及等的缺点,提出了一种基于石蜡速凝特性的新的陶瓷制件快速成形技术。该技术可以实现高效率、高精度、低成本的陶瓷成型,特别适合于复杂陶瓷制件的快速制造。详细介绍了基于石蜡速凝特性的层合速凝快速成型技术的原理及其在陶瓷领域的应用,并利用Pro/E三维实体造型软件和分层技术对"D"字建模并进行分层处理等,将处理的数据输入控制设备,并将实体样机与啄木鸟DX3017型雕刻机相结合,最后加工制造得到符合产能设计要求的陶瓷零件"D",可以达到相应的标准。     

基于增材制造特性的带气膜孔叶片快速成型工艺技术研究

航空发动机的涡轮叶片作为动力产生的主心脏,具有"弯"、"宽"、"掠"、"扭"、"薄"的特点,为了保证发动机的机能平稳性,常在叶片上设计微小气膜冷却孔结构以保证涡轮发动机的进口温度平衡。然而针对这种复杂直纹面上的微小孔加工在传统钻削加工与特种电化学加工中目前主要存在着加工效率低以及质量精度差的问题。为了解决减材制造复杂型面上的微小孔加工技术问题,提出了一种基于增材制造特性的带气膜孔叶片快速成型工艺方法。从增材制造的材料成型特性入手,建立快速成型中各阶段的成型工艺参数与成型质量间的作用关系,并结合多目标函数优化法利用Matlab软件实现成型工艺参数的最优化。实验结果表明,该方法只需传统减材制造的1/5周期即可快速成型出综合精度达IT8,且表面粗糙度在3μm以下的制件,因此该技术的研究对实现复杂异型结构产品的快速化制造奠定了理论基础。     

基于熔融沉积成型3D打印模型表面质量的研究

由于FDM技术本身的工作原理,3D打印模型表面不可避免地存在阶梯效应。研究分析了模型表面阶梯效应的形成机理,以具有2种不同截面的三维试验模型为研究对象,验证了系统分层厚度d和模型成型方向夹角α对表面粗糙度系数δ的影响,试验实测数据基本与理论计算数据保持一致。提出了改善模型表面阶梯效应的措施和方法,为提高3D打印模型表面质量提供了有效地解决方案。     

国内外轨道式机械爬楼装置的研究现状

对于老年人和行动不便的人来说，室内、室外的各种楼梯已经成为了他们参与社会生活的障碍。针对这一现状，产生了许多爬楼装置。其中轨道式机械爬楼装置是在楼梯上安装轨道，使装置沿轨道实现上下楼的运动。这一形式在国外应用很广。根据楼梯形状的不同，轨道有弯轨和直轨之分。导轨形状多样，与之配合的驱动导引机构也各具特色。这里介绍部分轨道式机械爬楼装置的特点、发展现状及其应用。     

楼梯扶手弯头数控加工方法的精度分析

针对应用数控机床加工楼梯扶手弯头时,影响楼梯扶手弯头加工精度因素的问题,从影响机床的精度因素方面,影响机床刀具和工件之间的相对位移关系因素中的刀具半径补偿功能及欠切量、过切量等方面,分析了影响楼梯扶手弯头加工精度的原因,并对具体原因提出了相关的解决措施。     

Minimal Realization of Linear Graph Models for Multi-physics Systems

An engineering system may consist of several different types of components,belonging to such physical"domains"as mechanical,electrical,fluid,and thermal.It is t...     

Quantum Cooperative Robotics and Autonomy

The intersection of Quantum Technologies and Robotics Autonomy is explored in the present paper.The two areas are brought together in establishing an interdisci...     

考虑进油孔有限长滑动轴承油膜力的近似解析解

针对具有进油孔的有限长滑动轴承油膜力求解问题,采用变分原理和分离变量法,求得了有限长滑动轴承油膜压力分布的近似解析表达式。将油膜压力分布的近似解析表达式在油膜存在区域上进行积分,即得到了油膜力。将提出的计算有限长滑动轴承油膜力方法与无限长轴承模型、有限元方法的计算结果进行了比较,发现了提出的方法与有限元方法的计算结果很接近。最后,研究了进油孔位置和进油压力对油膜存在区域、油膜力等的影响,研究结果表明进油孔位置和进油压力对油膜存在区域和油膜力有较大的影响。     

三绕组变压器的双绕组等效建模及在Matpower中的应用

针对实际电网存在着大量的三绕组变压器,但国际上一些著名商业软件,如BPA仿真软件、Matpower这一权威潮流计算开源软件,均只提供双绕组变压器模型,限制了其在具有三绕组变压器的电力系统中的应用的问题,潮流计算是自主开发的电力系统各种应用软件的核心模块,因此依托国际权威开源程序进行二次开发,是一种较好的选择。对Matpower要求的数据格式进行了归纳,对变压器的一般的等值电路及带理想变压器的等值电路和带标幺值的等值电路进行了分析研究,提出了三绕组变压器转换为双绕组等效模型的建模方法,使得原先只适应双绕组变压器的潮流计算软件可以适用于三绕组变压器电网的潮流计算;最后以Matpower软件为例进行了案例计算,并用PSASP仿真软件进行对比验证。研究结果证明,所提出的建模方法是有效的。     

On the Relation of Load to Average Gap in the Contact Between Surfaces with Longitudinal Roughness

A computer simulation model for the contact between longitudinally-oriented rough surfaces has been formulated. This model closely duplicates the actual surf ace contact deformation behavior by taking into account the elastic interactions between the asperities. There were no assumptions made about the shapes, or any deformation behavior of the asperities, except for their obeying the laws of elasticity. The plastic deformations on the high asperity peaks were taken into account by setting a ceiling on their contact pressures at the material hardness value. The simulations used real surface profiles which were digitized from unworn circumferentially ground steel surfaces. Each pair of these profiles was mathematically combined to form an equivalent rough profile pressing against an infinitely rigid flat and having the appropriately adjusted elastic modulus. A total of 28 different pairs of profiles were used in the simulations. Each contacting pair was subjected to 30 different load levels and the local contact pressures and deformations were calculated. The contact simulations yielded some important mathematical relationships between parameters, such as the real area of contact, average gap, and average asperity load through statistical curve fitting. Two analytical functions were generated to relate the average load to average gap and the real area of contact to load.     

Fifth International Summer School on Screw-Theory Based Methods in Robotics

正3-11 September,2014University of Bologna,Bologna,Italy www.summerscrews.org summerscrews2014.ing.unibo.it SUMMER 20SCREWS 14In 2014,our screw-theory school comes to the world's oldest university.In early September,Summer Screws'14 will gather six experts in the application of screw theory in robotics and up to 40 participants at the University of Bologna,Bologna,Italy.The school will teach attendees how to apply existing methods and empower them to develop new ones in their own research.The basic theoretical notions will be introduced in a rigorous manner,emphasizing examples,applications,and exercises.Scholarships are available.     

电站锅炉模糊风险评价方法研究与应用

针对电站锅炉风险等级评价问题,将模糊综合评价技术应用到电站锅炉风险等级评价中。开展了电站锅炉失效影响因素及模糊评价因素的重要程度分析,建立了一套科学合理适于在线评价的电站锅炉风险评价体系,提出了模糊综合评价技术与改进的模糊层次分析法相结合的模糊风险评价方法,利用改进的模糊层次分析法计算了指标体系中各层指标权重。对某一台电站锅炉的实际运行工况影响子因素进行了模糊风险评价,采用模糊合成算子进行模糊综合运算得到电了站锅炉运行工况影响子因素的评价向量。研究结果表明:电站锅炉的运行工况影响子因素的风险评价等级为第6级,失效可能性等级为小,该电站锅炉运行工况良好。