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2018年 第61卷 11期
刊出日期:2018-06-01

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本期目录
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设计 张默
2018 Vol. 61 (11): 0-0 [摘要] ( 5 ) HTMLNew PDF (1290 KB)  ( 2 )
       本期目录
8 目录
2018 Vol. 61 (11): 8-12 [摘要] ( 4 ) HTMLNew PDF (3315 KB)  ( 1 )
       专稿
16 薄壁机匣铣削加工颤振抑制研究
马鹏举1,徐 汶1,高 延1,李 文2,郑学著2,叶成思2
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2018.11.016

薄壁类工件由于其刚性较差,在铣削过程中相对于厚壁工件来说更易产生振动,因此需要采取一些措施来抑制颤振。从调谐质量阻尼器(TMD)的吸振原理出发,根据有限元分析和模态试验结果设计了抑振辅助夹具。所设计的辅助夹具不需要额外的动力装置、结构简单、易安装、灵活方便且适用性广。试验结果表明,采用抑振夹具后,机匣零件铣削过程中系统的低阶振动幅值降低了90%,高阶振动幅值降低了70%,刀具和工件的耦合振动幅值降低了80%。

2018 Vol. 61 (11): 16-23 [摘要] ( 9 ) HTMLNew PDF (1028 KB)  ( 2 )
       人物
24 走进国际化视野的南科大机械制造——访南方科技大学机械与能源工程系融亦鸣教授
2018 Vol. 61 (11): 24-25 [摘要] ( 4 ) HTMLNew PDF (811 KB)  ( 7 )
       封面文章
26 从企业单位时间资金利润率指标看机床工业的发展趋势
陈志同,朱正清
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2018.11.026

对机床行业的发展趋势做准确预测是一件艰难的事情,因为有太多原因会影响机床工业的发展动向,但在商品社会中,个人和企业一般以追求经济利益最大化为基本原则。机床是用来加工零件的,利用某种机床加工某种零件所能获得的最高效益基本反映了机床的能力和优势。提出一种基于单位时间资金利润率为指标的机床评价方法,并依此对机床工业几个可能的发展方向进行初步预测,希望为新型机床的研究开发和机床性能的提升途径提供一种有效的分析思路。

2018 Vol. 61 (11): 26-31 [摘要] ( 3 ) HTMLNew PDF (1118 KB)  ( 4 )
       论坛
34 十轴六联动双光束激光焊接及其跟踪控制技术*
龚时华,郑忠香,王平江,杨建中
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2018.11.034

T 型接头常见于大型构件的筋壁板,其加工方法和质量往往影响着整个结构件的性能。研制了十轴六联动双光束激光焊接机床,其中六轴联动控制单元实现了在三维激光焊接中对位置和姿态的控制,同时对T 型接头两侧进行实时焊缝测量,实现了对双侧焊缝的跟踪与补偿。通过对试验件的焊接,验证了十轴六联动双光束激光焊接及其跟踪控制系统满足大型结构件三维T 型接头加工要求。

2018 Vol. 61 (11): 34-39 [摘要] ( 8 ) HTMLNew PDF (1620 KB)  ( 3 )
40 基于颗粒阻尼技术的数控机床轻量化研究*
肖望强1,许展豪1,边贺川2
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2018.11.040

随着数控机床向高精度、高速度和绿色化发展,轻量化数控机床的优势越来越明显。以ZN-XK2840 数控龙门镗铣床为例,提出一种基于颗粒阻尼技术的数控机床轻量化设计方法。首先通过有限元法对常规数控机床结构的静态性能进行分析,对其壁厚进行优化,对轻量化的机床结构的静态性能进行分析,确保其最大变形量和强度满足使用要求;然后对常规数控机床的动特性如模态特性、谐响应进行分析。颗粒阻尼技术能够在振动传递路径有效降低机床结构振动,通过建立颗粒系统- 龙门铣床动力学模型,采用自主开发的离散元动力学软件分析安装颗粒阻尼器后的机床结构动态特性,与常规机床进行动特性对比。对按轻量化的设计方案制造安装颗粒阻尼器的龙门镗铣床,在空运转和铣削加工过程中测量其加速度幅值与位移幅值,发现两者均小于常规机床;经检测,其重量相比同类产品减少53.8%,有效实现了轻量化。

2018 Vol. 61 (11): 40-47 [摘要] ( 2 ) HTMLNew PDF (1450 KB)  ( 2 )
48 基于切削力信号-几何信息-工艺信息的铣削加工刀具状态实时辨识*
华家玘,李迎光,刘长青
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2018.11.048

刀具状态的实时辨识对提高数控加工效率和质量、降低加工成本具有重要作用。对于单件小批量生产模式下的复杂零件,加工过程中的几何形状和切削参数不断变化,为刀具状态的准确辨识带来很大挑战。针对以上问题,提出了一种基于切削力信号- 几何信息- 工艺信息的铣削加工刀具状态辨识方法。采集加工过程中不同刀具状态的切削力信号,并对其做时域和时频分析,提取切削力信号的特征量,与加工工艺信息和零件几何信息相关联,建立输入向量,构建基于BP 神经网络的刀具状态辨识模型并训练,在实际加工中通过神经网络模型实现刀具状态的实时辨识。经过试验验证,该方法可以基本满足铣削加工刀具状态的实时辨识。

2018 Vol. 61 (11): 48-54 [摘要] ( 3 ) HTMLNew PDF (1152 KB)  ( 3 )
55 面向铣削参数实时优化的智能数控系统构建
金鸿宇,付云忠,富宏亚,韩振宇
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2018.11.055
智能数控机床是“工业4.0”时代下智能化工厂的生产终端设备,其网络化、智能化以及协同制造技术的实现离不开高稳定性、高精度保持性的开放式智能数控系统。以实现铣削过程中切削参数的实时优化为目标,在具有开放式模块化的数控系统平台上设计并开发了可实现该功能的软件模块。在数控系统的系统协调模块中集成了智能控制算法,该算法可根据切削过程中实时采集的切削力信号实时调整主轴转速和进给速度,最终通过薄壁件切削试验验证了智能数控系统功能的有效性。
2018 Vol. 61 (11): 55-60 [摘要] ( 5 ) HTMLNew PDF (1008 KB)  ( 8 )
61 数控电解铣削加工机床研制*
张传运1,2,陈晓磊1,2,刘桂贤1,2,张永俊1,2
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2018.11.061

针对航空、医疗等领域内一些中小尺寸零件复杂曲面和窄深型腔的加工需求,研制了数控电解铣削加工机床,包括:设计了带X/Y/Z 移动和C 轴旋转的4 轴联动机床结构,可实现2μm的重复定位精度;开发了具有快速短路响应及泄能模块的高频脉冲电解电源,并能够与电解机床控制系统实时通信;订制了过滤精度0.5μm,压力、温度可调可控的电解液循环过滤系统。最后以实例进行验证,采用圆柱电极以电解铣削方式在304不锈钢上加工出宽1.4mm、深8mm、Ra0.8μm,侧壁陡峭的大深宽比窄深盲槽,加工过程稳定,机床达到了预期设计目标。

2018 Vol. 61 (11): 61-67 [摘要] ( 9 ) HTMLNew PDF (1021 KB)  ( 4 )
       新视点
68 大尺寸飞机翼肋点阵刚性增强装配技术研究
赵安安
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2018.11.068

为了提高大尺寸飞机翼肋装配位置准确度、减小装配变形并最终满足机翼翼盒装配过程中翼肋间距偏差要求,在深入分析大尺寸翼肋装配定位要求和位置不确定性的基础上,提出了一种点阵刚性增强装配技术,结合变形分析设计了一套全新的点阵刚性增强工装,实现了大尺寸翼肋保型定位和定位器多自由度调整、减小了翼肋变形、保证了翼肋间距,对于大尺寸飞机翼肋的实际装配有一定的指导价值。

2018 Vol. 61 (11): 68-72 [摘要] ( 9 ) HTMLNew PDF (693 KB)  ( 3 )
       研究论文
74 Ti-6Al-4V 富氧层生长规律及对疲劳性能的影响
刘运玺1,2,3,陈玮1,刘 杰4,李志强1,2,3,姚 罡1,韩秀全1,2,3
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2018.11.074

研究了Ti-6Al-4V 合金在900℃、930℃ 和960℃下富氧α 层显微组织和显微硬度的变化及对疲劳行为的影响。在热暴露0.5~24h 时间内,富氧层中的α 相含量远高于基体内部,其晶粒尺寸也发生长大现象。随着热暴露温度的升高和时间的延长,富氧α 层的厚度增大,氧的固溶强化作用使其显微硬度明显升高。显微硬度随着深度的增加逐渐下降,在表面200μm以下趋于稳定。热暴露后疲劳试样表面的富氧层造成疲劳裂纹萌生模式发生改变,由单裂纹源刻面萌生模式变为多裂纹源表面萌生,裂纹萌生阶段寿命与总寿命均大幅降低。

2018 Vol. 61 (11): 74-78 [摘要] ( 3 ) HTMLNew PDF (1095 KB)  ( 2 )
79 碳化硅陶瓷基复合材料界面层技术研究进展
杨金华1,2,吕晓旭1,2,焦健1,2
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2018.11.079

碳化硅陶瓷基复合材料的常用界面层为热解碳界面层与BN 界面层,热解碳界面层的制备技术已经相对成熟,但由于在高于400℃时易发生氧化而限制了其在高温氧化性气氛下的长时间使用;BN 界面层的制备技术近年得到了快速发展,并且新型原材料及新型制备工艺层出不穷;界面层评价技术方面,尽管其对复合材料性能优化具有重要意义,但是目前存在样品制备困难及数据分散度大的难题。针对界面层在碳化硅陶瓷基复合材料中的作用、常见的界面层类型、界面层的制备方法、界面层的评价方法及界面层的发展趋势进行了综合阐述。认为在开发新型前驱体、开发新型制备工艺、提高原材料利用率方面,界面层研究有着广阔的发展空间,进一步提高材料性能及多层界面层设计是其未来发展趋势。对国内该领域的发展有一定的参考价值。

2018 Vol. 61 (11): 79-87 [摘要] ( 5 ) HTMLNew PDF (1288 KB)  ( 6 )
88 纤维丝束可铺放性分析技术*
周鹏,孟月梅,梁岱春,闫利强
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2018.11.088

通过对复合材料及其先进制造技术进行分析,结合铺放工艺性,提出基于三角网格的复合材料丝束可铺放性分析技术。在现有丝束基准路径和等距路径规划方法中融入分析机制,并系统分析丝束中心线转弯半径和角度偏差等指标。通过分析结果建立分区机制,将原铺层面进行区域划分,并独立进行丝束几何规划,提高制品质量。结合CATIA 二次开发工具CAA 在Microsoft Visual Studio 2005 平台上实现丝束几何生成与分析功能,并对分析结果与分区结果的正确性进行验证。此研究为复合材料先进制造技术的发展提供了重要思路。

2018 Vol. 61 (11): 88-93 [摘要] ( 11 ) HTMLNew PDF (2009 KB)  ( 3 )
97 不锈钢微孔超声辅助钻削仿真与试验研究*
聂倩倩,王西彬,梁志强,周天丰,焦黎,颜培
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2018.11.094

针对不锈钢微孔钻削过程钻削应力大、断屑排屑困难和加工质量差等问题,开展了超声辅助钻削研究。分析了普通和超声钻削过程的钻头运动轨迹和轴向切削厚度,采用有限元仿真和钻削试验相结合的方式分析了超声振动对钻削力、切屑卷曲半径和微孔形貌的作用。结果表明:与普通钻削相比,超声钻削过程中,钻头有效切削作用时间和横刃作用区域应力降低,切屑卷曲半径减小,容易断屑,并且钻削力和微孔入口毛刺减小,微孔形貌大幅改善。

2018 Vol. 61 (11): 97-100 [摘要] ( 5 ) HTMLNew PDF (1639 KB)  ( 4 )
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