航空发动机叶片磨抛加工刀纹特征提取

针对航空发动机叶片自动化磨抛加工缺少叶片表面快速检测技术的问题,以机器人磨抛加工为平台,搭建了视觉检测系统进行叶片图像采集。提出了基于灰度共生矩阵与加权小波分解的刀纹特征提取与识别方法,采用训练支持向量机分类器,并通过边缘检测算法提取刀纹边缘。实验结果表明,所提方法准确率为97.19%,可以精准地获取叶片刀纹大小和位置,具有准确、效率高、易于实现自动化等优点,可为航空发动机叶片磨抛加工自适应检测提供参考。     

航空发动机叶片自适应磨抛定量去除研究北大核心

航空发动机叶片磨抛是叶片加工的最后一道成型工艺,加工质量直接决定叶片的工作寿命。叶片加工后的形状精度在叶片加工质量中起到了关键性作用,传统的恒力恒速度的磨抛工艺仅对余量分布均匀的工件有较好的磨抛效果。针对工件余量分布不均匀的问题,采用“测量-规划-加工”一体化的思路,对加工前的三坐标测量数据采用非均匀有理B样条(NURBS)曲面进行表面重构,根据规划的理论刀路点信息,计算刀路点的余量信息,根据先验的材料去除率模型信息,规划砂带线速度,以控制每个区域内的表面去除量。为验证所提出方法的有效性,利用机器人与带有力控的磨抛单元开展了实验,结果表明研究所提出的方法可以有效控制磨抛加工的去除余量。     

机匣零件气道面及支板面的机器人磨抛加工

提出机匣零件气道及支板面机器人磨抛加工技术。针对机匣的气道面及支板面开发高带宽长悬伸自适应磨具,根据力控磨具的受力分析进一步设计PID力控制器,采用Robotmaster进行磨抛刀路规划,在机匣试验件上开展力控磨抛方案和无力控磨抛方案的对比试验。结果显示:力控磨抛方案的精度为±1.5 N, 且平均表面粗糙度为1.450 μm;而无力控磨抛方案中的力为20.0 N, 平均表面粗糙度为2.069 μm。力控磨抛后的机匣表面质量更高。      

焊缝磨抛机器人视觉算法开发及视觉系统测试实验

将视觉系统搭载于磨抛机器人,实现磨抛机器人在复杂的工业环境下对大型结构件实施焊缝自动磨抛和提高磨抛效率及精度的有效方法。通过结构光光心提取、ROT定位、列高斯差分及焊缝边缘位置提取等算法,成功实现对结构光光心及特征线的提取和对焊缝边缘点的检测,并开展了磨抛机器人视觉系统测试实验研究。实验结果表明:所搭建的视觉系统能够满足焊缝磨抛过程中对焊缝跟踪和测量的要求,且算法快速精确,系统稳定可靠。     

机器人恒力磨抛材料去除研究

针对传统机器人-砂带磨抛工件时材料去除量难以定量控制的问题,结合Preston磨削经验公式与赫兹弹性接触理论,将法向磨抛力、砂带速度、工件进给速度3个工艺参数作为变量,建立机器人恒力磨抛的材料去除深度模型;然后进行硬件选型,搭建机器人恒力磨抛实验平台;最后以上述3个工艺参数为变量设计了机器人恒力磨抛单因素实验,实验结果较好验证了该材料去除深度模型的准确性。     

基于弹性基体磨具的3D打印高温合金叶片磨抛试验

目的 验证弹性基体磨具自适应磨削抛光加工增材制造镍基高温合金叶片的工艺可行性。方法 以硅橡胶基体磨具弹性磨抛技术为基础,建立弹性磨具与叶片接触的有限元模型,分析磨具与工件接触区域内应力和材料去除分布。以有限元分析结果为指导,研究磨具接触变形和材料去除对轨迹规划的影响,确定合理的轨迹步长和间距,并通过控制工件位姿角的变化,保证在磨抛过程中磨具与工件的接触状态不变。以GH4169镍基合金叶片为加工对象,采用硅橡胶弹性固结磨料磨具在小型四轴加工平台上进行磨抛试验。结果 仿真结果表明,弹性磨具与曲面工件之间的接触区域为椭圆形,应力和材料去除分布都由椭圆心到周围逐渐减小;当弹性磨具的压缩量为3 mm时,基于弹性接触有限元分析结果确定的最优轨迹间距为9 mm。试验结果表明,采用自适应磨抛轨迹抛光后,叶片表面无明显划痕和抛光纹理,表面粗糙度Ra由开始的1.846μm降至0.182μm,标准差由0.108μm降至0.026μm,材料去除率为3.432×10⁹μm³/min。结论 硅橡胶弹性固结磨料磨具可用于GH4169镍基合金叶片的超精密磨抛,基于弹性磨具接...     

某型发动机高压压气机叶片开裂原因分析

某发动机高压压气机GH150合金叶片在进行振动疲劳试验时发生开裂,为分析叶片开裂原因,对开裂叶片进行了外观检查、断口宏微观观察、能谱分析、显微组织检查和硬度测试.结果表明,叶片的断裂性质为弯曲振动疲劳.开裂叶片的显微组织和硬度均符合技术要求,叶片的开裂与原材料质量无关.三片叶片的开裂与叶身表面存在氧化缺陷、表面晶界弱化、加工质量不好以及在轧制过程中形成的微小裂纹等加工缺陷有关.缺陷起到疲劳源的作用,从而使叶片很快萌生裂纹并扩展.通过严格控制轧制工艺参数、表面抛磨时的工作液质量和磨料形状,有效的解决了叶片表面存在缺陷的问题,从而保证了叶片的质量.     

钻石抛磨智能机械手控制系统设计

中国作为钻石生产大国,对于钻石的加工还主要依赖于人工抛磨,然而钻石在抛磨时表现出很强的各向异性,这严重影响了钻石的抛磨效率。针对这个问题,深入研究了钻石的抛磨机制,设计了基于uCOS-Ⅱ的钻石亭面抛磨机械手控制系统,针对钻石的各向异性提出了智能寻优策略的解决方案,并在钻石抛磨机械手上运行,该系统可以通过压力变化准确地识别软抛磨方向,从而实现了钻石的自动化加工,解决了各向异性为钻石加工带来的加工困难且效率低下问题。目前基于该控制系统的智能抛磨机械手已经交付给钻石生产厂商使用,并明显提高了钻石的加工效率和表面质量。     

基于特征值坐标的机器人局部抛磨定位方法

提出一种复杂曲面机器人局部抛磨定位方法。在测量点集中选取种子点,利用多元统计学中的协方差矩阵,建立各点相对于旋转和平移坐标变换不变的特征值坐标,以此直接搜索抛磨零件的设计曲面,生成对应点对;进而将各点主轴取向归一化,给出一种计算测量数据和模型曲面间坐标变换的方法;在此基础之上,求解变换矩阵并通过最小距离目标函数选取正确的局部定位坐标变换,实现机器人到复杂曲面指定抛磨区域的准确定位。实验结果显示:该方法简捷、可靠且容易实现,特别适用于复杂曲面零件的局部抛磨加工定位。     

航发叶盘类零件不同抛磨工艺的仿真对比分析

为提高整体叶盘抛磨加工均匀一致性,对比分析了回转式、振动式及振动回转式抛磨加工.通过离散元软件EDEM对整体叶盘的模拟件进行仿真分析,在磨损量、滚抛磨块速度及各自的变异系数等方面对比分析回转式、振动式及振动回转式抛磨加工整体叶盘模拟件的优缺点.仿真结果显示,相较于回转式加工和振动式加工,振动回转式加工后的模拟件缩短了顶...     

基于DSP宝石加工机械手控制系统设计与实现

为了在工业生产中提高宝石加工的精度和效率,采用一种基于DSP控制五自由度机械手实现宝石加工的方案.系统以DSP为核心处理器,辅以专用步进电机驱动芯片,配合传感器,液晶显示和遥控技术,可以远距输入宝石设计参数,控制机械手进行宝石研磨和抛光动作.测试表明,该系统减少人工加工高精度宝石的误差,提高了加工灵活度和效率.     

超高速磨削主轴系统的动态有限元分析

运用有限元分析软件ANSYS建立超高速磨床主轴系统的三维有限元模型,并对其进行模态分析,得到各阶固有频率和振型。针对超高速磨削过程中由转速产生的离心力的影响,先对主轴系统进行了静力分析,然后对其进行模态分析,获得各阶固有频率和振型。通过比较得知:考虑预紧力后,主轴系统固有频率都有提高。通过公式计算获得各阶固有频率所对应的临界转速,为磨削加工时避开共振频率提供理论指导。考虑到磨削力对主轴系统的激振力作用,利用Full法对主轴系统进行谐响应分析,获得了主轴跨中节点随激振力频率变化的幅频响应曲线,识别了产生共振的激振力频率。提出了进一步提高主轴动态特性的工艺措施。     

安全阀阀座与阀瓣研磨修复工艺实验研究

目的为满足安全阀阀座与阀瓣配合面密封要求,提高安全阀密封面磨削修复质量和效率,阀座和阀瓣表面粗糙度Ra≤0.1μm。方法在正交实验的基础上,采用Al_2O_3砂纸、白刚玉研磨膏为磨削介质,研究了磨粒细度、磨削时间、磨削转速、磨削压力对密封表面粗糙度和磨削量的影响,使用粗糙度测量仪、千分尺、电子显微镜对阀座和阀瓣的表面粗糙度、磨削量、表面形貌进行测量分析。以磨削量和表面粗糙度为评价指标,得到最佳工艺参数,并通过多组重复性实验验证实验结果的可靠性。结果在最佳磨削工艺参数下,砂纸研磨阀座和阀瓣的磨削量为0.023 mm,表面粗糙度为0.135μm,研磨膏抛光阀座和阀瓣的表面粗糙度为0.073μm。结论砂纸研磨最佳工艺参数:研磨压力80 N,研磨转速80 r/min,研磨时间10 min,砂纸细度1000目。研磨膏抛光最佳工艺参数:抛光压力30 N,抛光转速100 r/min,抛光时间10 min。采用砂纸、研磨膏磨削修复工艺,可以提高磨削量,降低表面粗糙度,提高了安全阀磨削后的密封性能。     

大型工程机械驾驶室机器人自适应打磨抛光系统的设计

为适应当前制造业大型设备零部件生产需要,提高对大型工程机械驾驶室焊缝打磨抛光处理效率,设计一种机器人自适应自动打磨系统。此系统采用六自由度机器人配置自适应性力控系统,实现对复杂曲面及焊缝的贴合;采用外接轴实现对工件所有焊缝全方位覆盖,并实时切换姿态完成自动打磨。通过自动更换打磨工具的方式,实现单个机器人生产效率最大化;运用模块分层化理念,使不同工位满足不同工艺需求,凸显此系统良好的兼容性;其中加装的自适应性力控装置,实现了工业参数数据化,其可调可控,从而保证打磨抛光的效果。挖掘机驾驶室焊缝打磨抛光试验结果表明：此系统可实现对大型工程机械驾驶室焊缝打磨抛光全自动化处理,且保证了打磨效果,可以满足生产要求。     

基于ELID磨削WC-Co硬质合金表面机械研抛研究

本文采用ELID磨削和机械研磨抛光复合技术,对WC-Co硬质合金表面进行了超精密加工实验研究。首先采用ELID磨削对WC-Co硬质合金表面进行预加工,获得表面粗糙度Ra18 nm的精密加工表面。在此基础上对其进行机械研磨抛光加工,研抛盘转速设定为150～200 r/min,研抛压力控制在0.2～0.5 N/cm2范围;机械研抛时,首先采用含W1金刚石磨粒的研抛液,对ELID磨削后的表面进行加工100min左右,以达到快速去除的目的。再用含W0.5金刚石磨粒的研抛液,进行机械研抛约100 min,最后获得Ra4 nm的超精密表面。同时,针对机械研磨抛光过程,本文深入研究了磨料种类、粒度、抛光液溶剂、研抛压力、研抛加工时间等因素对加工表面粗糙度的影响。     

精密轴承磨削金刚滚轮修整工艺优化研究

目的 通过对轴承套圈表面修整工艺优化的研究,实现对轴承套圈表面优质高效的磨削加工.方法 首先基于金刚滚轮修整原理和力学原理,建立修整过程系统简化模型,根据模型求得系统固有频率,再根据频响函数曲线图确定主轴最佳转速.然后建立砂轮与滚轮的运动轨迹方程,根据方程求得曲率半径,再根据曲率半径求得使砂轮表面粗糙度较低的修整速比.接着引入一个新的物理量干涉角,根据经验确定一个较优的干涉角,将修整速比代入,求得最后的滚轮进给速度.最后通过间接获得的磨削力大小来优化整个修整过程,若磨削力偏大,则重新选择主轴转速.结果 根据该方法得到优化结果,选用砂轮转速为23994 r/min、滚轮转速为5473 r/min、修整进给速度为1.77 mm/min、磨削力为37.2 N时,轴承套圈表面能获得较高的质量.对比优化前后轴承套圈沟形,由优化前的不合格变为优化后的合格,有了显著的改善.结论 将修整参数运用多个方法进行确定,并通过磨削力进行最后的优化.根据加工产品表面呈现出的问题,可以找到对应的参数,进而对参数进行单独优化,为企业优化轴承套圈表面质量提供了一套科学有效的方法.     

应用弹性砂轮对铝合金镜面磨削工艺研究

目的解决铝合金手机外壳传统抛光工艺中存在的抛光效率低等问题。方法采用聚氨酯弹性砂轮对6061铝合金进行了磨削加工,使用正交试验研究了磨料粒度、进给速度、切削深度、砂轮线速度对加工表面粗糙度及材料去除率的影响。试验中使用折线走刀方式进行加工,可减轻磨料分布不均带来的影响。使用白光干涉仪测量了加工后表面的粗糙度,通过计算单位时间内工件的质量变化得出了去除率,并通过对结果的综合优化得出了最优工艺参数。结果在选取的16组磨削工艺参数中,可获得的最低表面粗糙度为44.87 nm,最大去除率为0.329 g/min。对表面粗糙度影响最大的因素为磨料粒度,影响最小的因素为进给速度;对材料去除率影响最大的因素为切削深度,影响最小的为进给速度。经过综合优化,最佳工艺参数组合为:砂轮600#,转速2000 r/min,切削深度0.04 mm,进给速度20 mm/min。结论弹性聚氨酯砂轮应用于铝合金磨削可提高加工表面质量,可简化工艺流程,节省备料和安装调整时间,从而提高效率。     

磨削加工仿真预报系统的研究现状及发展趋势

磨削加工作为大部分产品成形前的最后一道工序,直接影响产品的加工精度和表面质量。磨削加工的多参数输入、输出和磨削过程中输入、输出参数之间的非线性映射决定了计算机仿真技术在磨削加工中应用的重要性。概述了计算机仿真技术相关理论,基于国内外磨削加工及预报模型,包括磨削运动学、磨削力、磨削温度、磨削液等模型的研究现状,对国内外将计算机仿真技术与磨削加工预报模型理论相结合的磨削加工仿真预报系统的研究现状进行了阐述。着重叙述了国内学者在磨削加工仿真预报系统软件开发方面的研究工作,最后展望磨削加工仿真预报系统的研究发展趋势。     

单颗CBN磨粒高速磨削过程的仿真研究

为研究单颗CBN磨粒高速/超高速磨削的微观机理,以随机形状CBN磨粒为模型,采用Lagrange/Euler流固耦合方法,仿真分析不同工艺参数下的CBN磨粒磨削SHK-9高速钢的过程。结果表明:CBN磨粒（124~150μm）在切削深度a_p 20 μm、30 μm,切削速度120m/s时,切向磨削力达到最大,但在a_p 40 μm切削深度下反而最小。随着CBN磨料粒度尺寸变小,磨削力下降明显,磨粒可以在工件表面形成更为窄密的耕犁沟痕,配合适当的磨削深度有助于提高表面磨削质量。