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主客观赋权专家推理的滚磨光整加工工艺要素决策

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控制工程 2023年

作者：张浩田建艳王良晨史玉皓孙家飞杨胜强太原理工大学电气与动力工程学院太原理工大学机械与运载工程学院廊坊市北方天宇机电技术有限公司

滚磨光整加工是先进制造技术中提高零件表面质量和改善使用性能的表面完整性加工工艺，滚抛磨块、光整设备和磨液是影响滚磨光整加工效果和效率的核心工艺要素。目前，采用专家推理方法可以实现滚抛磨块决策，但应用于光整设备和磨液决... 详细信息

滚磨光整加工是先进制造技术中提高零件表面质量和改善使用性能的表面完整性加工工艺，滚抛磨块、光整设备和磨液是影响滚磨光整加工效果和效率的核心工艺要素。目前，采用专家推理方法可以实现滚抛磨块决策，但应用于光整设备和磨液决策时其准确率不理想，并且当新问题特征信息不完整时无法对工艺要素进行决策。因此，提出了基于主客观赋权专家推理(SOE-ER)的滚磨光整加工工艺要素决策模型，首先详细阐述了分级分类规则构建过程，然后介绍了专家推理中的主客观赋权，最后搭建了基于SOE-ER模型的滚磨光整加工工艺要素决策系统，并进行了实验研究。结果表明SOE-ER模型对三种核心工艺要素均具有较高的决策准确率，可以为新问题的工艺要素决策提供合理有效的指导。

关键词：滚磨光整加工加工工艺要素专家推理主客观赋权决策系统

安装角度对交叉孔试件振动抛磨效果的影响分析

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金刚石与磨料磨具工程 2023年第1期43卷 102-109页

作者：贾建李秀红李文辉杨胜强王嘉明太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 太原理工大学精密加工山西省重点实验室太原030024 太原理工大学航空航天学院山西晋中030600

为探究试件安装角度对交叉孔转接部位抛磨效果的影响,基于离散单元法对交叉孔试件振动抛磨加工工艺进行仿真分析。研究发现:与安装角度为0°,90°时相比,安装角度为45°时,交叉孔转接部位的加工均匀性较好,且转接部位磨损深度的最小值... 详细信息

为探究试件安装角度对交叉孔转接部位抛磨效果的影响,基于离散单元法对交叉孔试件振动抛磨加工工艺进行仿真分析。研究发现:与安装角度为0°,90°时相比,安装角度为45°时,交叉孔转接部位的加工均匀性较好,且转接部位磨损深度的最小值大于安装角度为0°,90°时磨损深度的最小值。基于单因素试验方法,采用ZLC100卧式振动抛磨设备对不同安装角度的交叉孔试件进行抛磨加工试验。结果表明:与安装角度为0°,90°时相比,安装角度为45°时,交叉孔转接部位毛刺的去除效果较好,转接部位倒圆角效果较明显,测得转接部位圆角半径在0.3~0.7 mm范围内,大孔和小孔内侧表面8个区域表面粗糙度归一化值Ra*有明显的下降趋势,试验得到的结论与仿真分析的结论相符合。

关键词：安装角度交叉孔去毛刺离散元模拟振动抛磨

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曲面零件的材料去除量建模与试验研究

机械设计与制造 2023年第8期 242-246,252页

作者：张晶晶刘佳杨胜强乔志杰太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 精密加工山西省重点实验室山西太原030024

航空发动机叶片多为自由曲面类零件,抛磨加工材料去除量的均匀一致性直接决定着零件的产品性能。影响材料去除量的工艺因素较多,且这些因素直接决定着抛磨加工中磨具和工件的接触廓形和材料去除量,精确的控制抛磨接触过程中的材料去除... 详细信息

航空发动机叶片多为自由曲面类零件,抛磨加工材料去除量的均匀一致性直接决定着零件的产品性能。影响材料去除量的工艺因素较多,且这些因素直接决定着抛磨加工中磨具和工件的接触廓形和材料去除量,精确的控制抛磨接触过程中的材料去除量是实现均匀加工和获得表面完整性的关键。这里首先采用Preston接触理论和MATLAB仿真对百叶轮抛磨自由曲面构件接触区域的接触压强、磨具主轴转速等工艺参数进行分析,建立了材料去除量模型;接着采用单因素试验研究工艺参数和材料去除量规律,求取了Preston系数,对理论建模和试验结果进行对比分析。结果表明,百叶轮抛磨自由曲面的材料去除量和法向接触力的开方、磨具主轴转速成正比,和工件进给速度成反比,该模型具有较高可靠性,材料去除量的计算值和实际测量值误差不超过10%。根据工件不同的曲率半径合理的控制法向接触力、百叶轮主轴转速和工件进给速度能够获得均匀一致的材料去除量。

关键词：自由曲面抛磨材料去除廓形修正系数多因素实验

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叶片抛磨表面粗糙度优化预测模型及实验研究

机械设计与制造 2022年第6期376卷 218-222页

作者：张晶晶刘佳杨胜强李静铮太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 精密加工山西省重点实验室山西太原030024

抛磨作为提高叶片表面质量的最后一道工序,能够显著提高叶片表面完整性,表面粗糙度是衡量叶片抛磨后表面完整性最重要的技术指标。采用六自由度机器人+百叶轮弹性磨具对叶片进行抛磨加工,首先采用单因素实验法分析了影响叶片表面粗糙度... 详细信息

抛磨作为提高叶片表面质量的最后一道工序,能够显著提高叶片表面完整性,表面粗糙度是衡量叶片抛磨后表面完整性最重要的技术指标。采用六自由度机器人+百叶轮弹性磨具对叶片进行抛磨加工,首先采用单因素实验法分析了影响叶片表面粗糙度的主要工艺参数,接着采用正交试验得出了叶片抛磨加工的优化工艺参数区间,最后采用非线性回归模型对表面粗糙度进行了预测。实验验证结果表明,影响叶片表面粗糙度的主要工艺参数依次为百叶轮目数、接触压缩量、抛磨循环次数和机器人进给速度,采用川崎RS20N机器人抛磨某型号精铸汽轮机叶片,优选区间为百叶轮目数(200~600)#之间,接触压缩量为(0.2~1.2)mm,抛磨循环次数为(2~4)次,进给速度为(0.1~0.4)mm/s,在优选工艺区间进行加工,表面粗糙度均低于0.4μm,预测模型和实际抛磨结果误差率低于10%,表明该预测模型能够为实现叶片抛磨工艺参数在线控制和调整提供理论依据。

关键词：叶片抛磨表面粗糙度工艺参数正交实验回归模型预测

尾巷风压及风量变化对采空区自然发火影响的理论分析与数值模拟

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煤炭学报 2011年第2期36卷 308-312页

作者：杨胜强程涛徐全吕文陵黄金中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室安全工程学院江苏徐州221008

基于多孔介质的渗流连续性方程、动力弥散方程以及相似理论,建立了U+I型综放工作面与尾巷负压和风量变化相关的理论数学模型,对4种尾巷风量条件下有关采空区可能自燃带范围和回风流瓦斯浓度进行了模拟分析。通过理论分析和数值模拟发现... 详细信息

基于多孔介质的渗流连续性方程、动力弥散方程以及相似理论,建立了U+I型综放工作面与尾巷负压和风量变化相关的理论数学模型,对4种尾巷风量条件下有关采空区可能自燃带范围和回风流瓦斯浓度进行了模拟分析。通过理论分析和数值模拟发现,回风巷瓦斯浓度随尾巷风量变化幅度较大,而采空区可能自燃带宽度变化曲线较为平缓,因此,是否需要通过降低尾巷负压来减小采空区可能自燃带范围,必须根据各矿具体的实际情况而定:当工作面供风量较小时,实施意义不大;当工作面风量较大时,降低尾巷负压则可能既使回风巷瓦斯不超限,又使采空区浮煤自然发火危险性显著降低。

关键词：尾巷自然发火数值模拟负压调节

基于图像技术的零件表面粗糙度支持向量机检测模型

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现代制造工程 2022年第5期 100-109,114页

作者：魏万珍田建艳姜茜杨胜强太原理工大学电气与动力工程学院太原030024 廊坊市北方天宇机电技术有限公司廊坊065000 太原理工大学机械与运载工程学院太原030024

针对随机采样图像法检测零件表面粗糙度时表面图像特征不能有效表征表面粗糙度的问题,提出并搭建了连续自动多区域图像采集系统,在此基础上建立了一种零件表面粗糙度支持向量机检测模型。首先采用单片机、步进电机、数字显微镜和上位机... 详细信息

针对随机采样图像法检测零件表面粗糙度时表面图像特征不能有效表征表面粗糙度的问题,提出并搭建了连续自动多区域图像采集系统,在此基础上建立了一种零件表面粗糙度支持向量机检测模型。首先采用单片机、步进电机、数字显微镜和上位机等搭建图像采集系统,连续自动采集零件表面多区域的图像,避免了单点随机采样导致的信息不全问题;其次,对采集的图像进行预处理,对比不同灰度化方法下的像素分布,提出了一种基于像素分量作比相加的灰度化改进方法,使得图像细节反差和纹理变化更明显;在此条件下,基于灰度共生矩阵提取了零件表面纹理特征,使其能够更好地辨识零件表面粗糙度;最后建立了零件表面粗糙度支持向量机检测模型,并以45钢零件为例进行不同表面粗糙度等级的零件检测,其检测准确率均在95%以上。通过对比实验表明,该方法的检测精度更高,可用于零件表面粗糙度的综合检测。

关键词：零件表面粗糙度图像技术灰度化改进纹理特征提取支持向量机

间隙约束线电极电火花磨削加工方法加工区域线电极位置波动特性研究

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现代制造工程 2023年第8期 1-6页

作者：宋顺李赞王燕青贾建宇杨胜强太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 精密加工山西省重点实验室(太原理工大学) 太原030024

为实现各种异形微细工具的制造,提出了线电极双侧布置的间隙约束线电极电火花磨削加工方法,并设计了实验装置,加工区域内线电极的位置波动对微细工具的尺寸精度有直接影响。以加工区域内运丝稳定性为研究目标,进行田口实验,探究缓冲器... 详细信息

为实现各种异形微细工具的制造,提出了线电极双侧布置的间隙约束线电极电火花磨削加工方法,并设计了实验装置,加工区域内线电极的位置波动对微细工具的尺寸精度有直接影响。以加工区域内运丝稳定性为研究目标,进行田口实验,探究缓冲器旋出长度、磁滞制动器电流和丝速对线电极位置波动和张力的影响。通过分析线电极张力可知,运丝过程中线电极位置波动和张力变化具有相关性;各实验因素对线电极位置波动量和张力波动量占比的影响规律相同。实验结果表明,丝速对运丝稳定性的影响程度最大;当缓冲器旋出长度为10.5 mm,磁滞制动器电流为0.09 A和丝速为1 mm/s时,线电极运行最稳定,并进行了实验验证。

关键词：微细工具线电极电火花磨削运丝稳定性位置波动

基于EDEM的主轴式滚磨光整加工工艺缩放方法的应用

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中国工程机械学报 2023年第6期21卷 532-536页

作者：王娜郑永强杨胜强赵婷婷秦园太原科技大学机械工程学院山西太原030024 太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 太原科技大学交通与物流学院山西太原030024

为解决在真实环境中,主轴式滚磨光整加工设备对数百万甚至数千万滚抛磨块仿真的困难,建立一种缩放方法,加快仿真速度,代替原型进行实验。首先,采用力相似性原理,基于牛顿第二定律及达朗贝尔原理,讨论不同尺寸的滚筒中的颗粒运动形态的... 详细信息

为解决在真实环境中,主轴式滚磨光整加工设备对数百万甚至数千万滚抛磨块仿真的困难,建立一种缩放方法,加快仿真速度,代替原型进行实验。首先,采用力相似性原理,基于牛顿第二定律及达朗贝尔原理,讨论不同尺寸的滚筒中的颗粒运动形态的一致性;然后,结合几何及机械相似性原理,分析物理模型和缩放模型之间涉及的单个物理量的单位换算或比例因子;最后,通过减小滚筒中的滚抛磨块数量,结合滚抛磨块与工件之间材料去除率实验,验证该缩比方法的可行性。结果表明:该方法可进一步推动滚磨光整加工工艺的发展,为主轴式滚磨光整加工工艺仿真代替真实工况奠定基础。

关键词：主轴式滚磨光整加工力相似原理材料去除量缩放方法

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主轴式滚磨光整加工主要参数对力链影响研究

机械设计与制造 2022年第12期 113-119页

作者：赵鑫李秀红李文辉杨胜强太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 精密加工山西省重点实验室山西太原030024

滚磨光整加工过程中磨块的力链网络及力学行为对加工效果有重要影响。以主轴式滚磨光整加工为研究对象,主要研究滚磨过程中滚筒转速和磨块直径对滚筒内磨块群力链特性的影响,通过建立力链数目、长度、强度和准直线系数评估标准来对力链... 详细信息

滚磨光整加工过程中磨块的力链网络及力学行为对加工效果有重要影响。以主轴式滚磨光整加工为研究对象,主要研究滚磨过程中滚筒转速和磨块直径对滚筒内磨块群力链特性的影响,通过建立力链数目、长度、强度和准直线系数评估标准来对力链进行量化研究。研究结果表明:在相同条件下,滚筒转速越高,力链数量越多,力链强度越大,力链准直线系数越大,稳定性越好,滚筒内磨块之间的相对运动越小。而磨块直径越小,力链数量越多,力链强度也越大。磨块直径越大,力链准直线系数越大,力链系统越稳定,滚筒内磨块之间的相对运动越小,磨块对工件的相对运动也越小。研究工作为从细观力链层面解释加工效果及加工效率提供理论基础。

关键词：滚磨光整加工离散元力链特性力链量化 PFC模拟