精密装配机器人型号样机的研制

研制了我国第一台高性能精密装配机器人,该机器人是一台带有多传感器和多任务操作系统且可离线编程的高速、高精度、四轴ＳＣＡＲＡ平面关节型智能精密装配机器人原型样机,简要介绍了机器人各部分的工作原理以及整台样机在性能上与美国８０年代产品ＡＤＥＰＴｏｎｅ的对比。     

基于模糊综合评判的机床床身多目标优化设计

为了提高机床床身的抗振性并减轻质量,对床身进行了多目标优化设计。在CAD软件SolidWorks中建立了某机床床身的几何模型,然后将其导入ANSYS软件中进行模态分析。以床身的质量和前三阶固有频率为目标函数,以筋板厚度为设计变量,建立了多目标优化数学模型,结合粒子群优化算法进行求解后得到四组非劣解。利用模糊综合评判法从非劣解集中挑选出了一组最佳解,将此优化设计方案用于床身的实际制造,从而使床身在质量下降3.18%的同时,前三阶固有频率分别提高7.03%、9.64%、10.73%。研究表明,粒子群算法和模糊综合评判法具有较高的工程实用性。     

浅谈精密机床主传动变速系统的设计

精密机床主传动变速系统是机械制造和加工的关键工程。本文主要探讨了精密机床主传动变速系统的设计问题。主要从主传动系和精密机床进给系进行设计，以期对机械工程提供有益参考。     

基于机器视觉的微小型零件精密装配

基于机器视觉的精密装配是实现微小型零件自动组装的重要方法.所研制的基于机器视觉的自动装配系统解决了某小型产品装配中的关键问题,其中包括待装配的零件尺寸相差大、形状和特征多样、表面质量差别较大、需要同时保证组装的位置精度和形位公差等.采用Canny边缘提取、圆的最小二乘拟合、轮廓提取、质心主轴计算、图像拼接等方法实现了待装配零件的识别定位,通过设备坐标系统的转换保证了小型零件的精确装配.实验结果表明装配精度小于40μm.     

机器人宏／微操作系统精密装配作业的研究

介绍了具有力觉功能的机器人微驱动末端操作器与普通工业机器人ＰＵＭＡ５６２组成的机器人宏／微操作系统。该操作系统不仅具备ＰＵＭＡ机器人运动范围大、速度快的优点，而且更具有微操作器工作精度高、频响快的优势。宏／微操作系统在我们开发的轴－孔装配策略的控制下成功地完成了精密装配作业。     

基于非线性刚度约束下的精密机床主轴系统优化设计

 采用“卸积木式”力学模型及以拟静力学模型建立的主轴轴承刚度矩阵对机床主轴系统的结构进行优化,通过数学变换较大地减少计算量;经过对多种机床主轴系统的分析计算,实现了体积和刚度的优化．并以M2110A型内圆磨床的磨头为例,验证了优化设计的效果．     

精密微小装配中的传感器与测量技术

装配是高性能精密微小器件或产品制造过程中的关键环节,由于零件及其关键结构的尺寸微小,微小装配必然是基于传感器与测量技术的精密装配。在微小零件装配过程中,需要精确测量待装配零件之间的相对位置和姿态的偏差,控制配合零件之间的接触力或接触状态。首先对用于精密微小装配的传感器技术进行了概述;然后结合精密微小装配中的应用需求,对机器视觉、力觉等主要传感器与测量技术进行了综述,并分析了精密测量与装配控制的技术与方法,旨在对精密装配相关的技术开发、装配设备研制提供参考和借鉴。     

端盖精密成形的有限元模拟

采用有限元 (FEM)的方法对分流法精密成形端盖进行了计算机模拟，对坯料成形载荷-行程曲线、应力、模具的弹性变形等参量进行分析得出:分流法是一个降低变形抗力和模具弹性变形，适于精密成形的有效的方法。     

柴油机机体装配变形的测试与分析

柴油机装配后，机体随较大的装配应力而发生变形，改变其冷加工时的质量控制。本文以６１０５柴油机机体曲轴箱为例，介绍一种测试和描述柴油机机体装配变形的计算机辅助方法。     

Finite-element analysis and structural optimization design study for cradle seat of CNC machine tool

In order to improve the machining precision of the five-axis CNC machine tool, the cradle seat must have good structure and mechanical properties. Using the CAD/CAE-integrated design platform, static finite-element analysis and sensitivity analysis of the original cradle seat were conducted. Based on the above analysis, the weak part of the original cradle seat was discovered. A multi-objective optimization design process for the cradle seat’s weak part was carried out, and six groups of non-inferior solutions were obtained. From the six groups of optimization design schemes and the original design scheme, the optimal design scheme was selected using fuzzy matter-element method and the entropy-weight method. The cradle seat’s mass was reduced by 2.76%, and the maximum deformation was reduced by 27.38%. The impact test analysis results showed that the dynamic performance of the cradle seat, after optimization design, was greatly improved, which proves that the proposed structural optimization design method based on sensitivity analysis is reasonable and feasible.     

基于正交试验法和灰色关联的机床主轴箱优化设计

为了提高机床主轴箱的静、动、热态综合性能,主轴箱必须具备良好的结构特性。在CAE软件ANSYS中建立某机床主轴箱的有限元模型,然后分别进行热——力耦合分析和模态分析,以主轴箱的质量、最大耦合应力、最大耦合变形、一阶固有频率为目标函数,主体部分的长度、宽度、高度为设计变量进行了多目标正交优化设计。利用灰色关联分析法获得了优化设计的最佳解,使主轴箱在质量仅增加2.585%的情况下,最大热——力耦合应力降低9.817%,最大热——力耦合变形减小16.393%,并且一阶固有频率提高8.634%。研究表明,正交试验法和灰色关联分析法具有较高的工程实用性。     

圆筒式磁流变制动器结构与磁路耦合的优化设计

基于Bingham塑性模型,导出了圆筒式磁流变制动器的制动力矩公式,分析了结构与磁路的耦合关系．在此基础上,提出一种结构与磁路集成优化设计的方法;以最大化制动器制动力矩和最小化制动器质量为目标,建立磁流变制动器集成优化数学模型,采用ANSYS基于参数化有限元分析的优化技术进行优化求解,得到磁流变制动器的最佳设计方案．仿真结果表明该设计方案既能满足制动力矩要求,又能满足磁路设计要求．最后分析了励磁电流与制动力矩的输入-输出关系．     

桥式龙门铣床横梁结构设计与优化

横梁作为桥式龙门铣床的主要运动部件，其结构设计的优劣直接影响机床整机的工作性能。为此，提出了一种基于正交试验设计、改进模糊综合评价和尺寸灵敏度分析的横梁结构设计与优化方法。针对横梁多因素多水平的结构设计特点，采用正交试验设计挑选出8种具有代表性的参数组合作为横梁结构设计方案。运用改进模糊综合评价法对有限元仿真数据进行处理，确定参数组合为"箱中箱式-井型-20 mm-线轨"的横梁优选方案，并对其关键设计尺寸进行灵敏度分析与优化，得到横梁结构具体的设计尺寸。优化后，横梁的静力学性能和抗振性能得到明显改善，并实现了轻量化设计，对机床横梁的实际制造起到了指导作用。研究结果表明，所提出的横梁结构设计与优化方法具有较强的工程实用性，为数控机床其它关键零部件的设计提供了新思路。     

A knowledge-centric CNC machine tool design and development process management framework

To cope with the increasingly competitive and demanding markets, CNC machine tool company needs a new form of development that focuses on two core competency factors: ‘process’ and ‘knowledge’. This study presents a knowledge-centric process management framework for the CNC machine tool design and development (D&D) with the integration of process and knowledge. Requirements for the framework are generated based primarily on the nature of the machine tool design practice. The proposed framework consists of process integration model, process simulation, process execution and knowledge objects management modules. Each of these modules is elaborated to support the knowledge-centric machine tool development process management. Finally, the prototype development is presented. Results of this study facilitate the knowledge integration in CNC machine tool D&D, and thus increase machine tool development capability, reduce development cycle time and cost, and ultimately speed up the effectiveness and ensure the excellent machine tool development.     

机床产品形态艺术设计分析与实践

分析和研究机床产品造型设计规律,形式与功能统一,外观形态具有艺术性,满足用户审美精神需求,要关注认知、作业的人性化,要兼顾安全和环保,并通过设计实践来发展分析研究成果.     

U槽式大尺寸圆形超声塑料焊接模具

介绍了在大尺寸圆柱体上开U形槽从而得到大尺寸圆形超声塑料焊接模具的方法,此法是该圆形塑料焊接模具的一个解决方案。可以改善其端面的振幅均匀性;以模具共振频率和输出端面振幅均匀性为指标,利用商用有’限元软件,给出了这种模具的设计路线;该模具的设计,可利用商用有限元软件,以其输出端面振幅分布均匀性为目标函数,应用子问题近似法进行优化。计算结果进行了实验验证,结果表明计算结果与实验结果有很好的一致性。     

考虑结构热变形的机床进给系统热误差研究

为系统研究精密机床进给系统热误差的形成机理及其影响因素，提出了一种考虑结构热变形的进给系统热误差建模方法。在考虑进给系统内生热源及冷却系统对丝杠螺母副的温升和丝杠热变形作用机制的前提下，同时考虑了进给系统内生热源对精密机床结构大件（床身、立柱、溜板）热态特性的影响规律。通过分析结构热变形引起的进给系统电机座和轴承座相对位置的变化，建立了综合考虑结构大件和丝杠热变形的进给系统热误差模型。以JIG630精密卧式加工中心为例，进行了考虑结构热变形和不考虑结构热变形的进给系统热误差建模与仿真分析，并开展了相应的测试验证实验。结果表明考虑结构热变形的进给系统热误差模型仿真值与实验结果具有更高的一致性。该建模方法对精密机床进给系统热平衡设计、热误差的控制与补偿具有重要参考意义。     

柴油发电机组抗震分析

根据相关核安全法规的要求，核电厂中所有的抗震I类设备均应进行抗震鉴定，以保证能承受安全停堆地震和运行基准地震载荷，并保证在地震发生时和地震后均能履行其安全功能。本文采用分析方法对抗震I类设备柴油发电机组进行抗震鉴定，对包括柴油机、发电机、齿轮箱和公共底架在内的柴油发电机组建立有限元模型进行抗震分析，并根据相关规范和标准对柴油发电机组各部件进行应力评定和强度校核，对柴油发电机组在地震载荷下的结构完整性作出评定。在此基础上对不同模态数扩展下的谱分析结果和静力系数法的计算结果进行比较研究。     

面向叶片精锻过程的三维有限元模拟

对刚粘塑性有限元用于模拟分析叶片精锻过程的基本原理进行了论述 ;对模拟中需解决的关键问题提出了相应的算法和处理技术 ;开发了考虑工模具间的摩擦的三维刚粘塑性有限元模拟分析系统 .采用该系统 ,对航空发动机压气机简单叶片和带阻尼台叶片精锻过程进行了三维有限元模拟分析 .模拟过程中对榫头和叶身过渡处采用圆角连接 ,改善了金属的流动性和充填性 ,使叶片锻造三维有限元模拟的建模与分析更接近于实际过程 .结果表明 :采用作者所提出的基于边界构形的网格重划方法 -内缩法 ,进行畸变网格的重划是可行的 ;采用作者所提出的动态边界条件的处理方法以避免模具死锁问题是有效的 ;所开发的软件系统是可靠的 .