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基于改进支持向量机的砂带磨损程度识别

电子测量与仪器学报 2024年第2期38卷 10-18页

作者：陈斯睿孙兴伟杨赫然董祉序刘寅沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870 辽宁省复杂曲面数控制造技术重点实验室沈阳110870

为了准确判断砂带在磨削螺杆转子时的磨损程度,根据砂带磨损过程中表面图像颜色特征和纹理特征的变化规律,对砂带磨损程度进行识别。对磨削加工后砂带表面图像的纹理特征和颜色特征进行提取,根据不同磨削时间段螺杆转子表面粗糙度划分... 详细信息

为了准确判断砂带在磨削螺杆转子时的磨损程度,根据砂带磨损过程中表面图像颜色特征和纹理特征的变化规律,对砂带磨损程度进行识别。对磨削加工后砂带表面图像的纹理特征和颜色特征进行提取,根据不同磨削时间段螺杆转子表面粗糙度划分砂带磨损程度。支持向量机的分类性能受到自身核函数与惩罚函数的影响较大,因此提出利用天鹰优化算法对支持向量机的核参数与惩罚参数进行优化,建立AO-SVM砂带图像识别磨损程度模型。利用自主研发的螺杆转子专用砂带磨削装置完成实验。磨削参数设置如下:砂带线速度为10 m/s,工件轴向进给速度为50 mm/min,张紧轮的气缸压力为0.35 MPa,主动轮的气缸压力为0.5 MPa,磨削时间为25 min。AO-SVM对砂带磨损程度模型的识别准确率达到92.5%,比随机森林算法(RFC)和XGboost分类算法分别高出5.0%和3.6%,且收敛速度更快。AO-SVM模型可以通过砂带表面图像的颜色特征变化和纹理特征变化对砂带磨损程度进行识别,可以有效避免砂带磨损过度损伤工件,为砂带磨削螺杆转子时判断砂带的磨损程度和换带时间提供理论指导。

关键词：砂带磨损图像识别天鹰算法参数优化特征提取

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工艺参数对不锈钢管切割表面质量的影响研究

组合机床与自动化加工技术 2024年第1期 183-186,192页

作者：李和伟孙兴伟杨赫然董祉序刘寅沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870

不锈钢管切割质量主要受到切口断面毛刺的影响,对不锈钢管切割时毛刺的形成过程及工艺参数对切口质量的影响规律进行分析。首先,建立解析模型描述切口毛刺的产生过程,分析切口毛刺形成的影响因素;其次,运用有限元仿真软件,建立奥氏体不... 详细信息

不锈钢管切割质量主要受到切口断面毛刺的影响,对不锈钢管切割时毛刺的形成过程及工艺参数对切口质量的影响规律进行分析。首先,建立解析模型描述切口毛刺的产生过程,分析切口毛刺形成的影响因素;其次,运用有限元仿真软件,建立奥氏体不锈钢316L材料的三维切削仿真模型,模拟切削加工过程,分析切削完成后切口毛刺的形貌特征;最后,针对切口毛刺形成的影响因素,对切削过程进行单因素仿真。对减少切口毛刺的形成和优化工艺参数提供理论指导。

关键词：不锈钢管毛刺解析模型三维切削仿真工艺参数

螺杆铣床主轴振动对螺杆转子表面质量影响分析

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振动与冲击 2024年第16期43卷 185-191,246页

作者：林泽利孙兴伟杨赫然张维锋董祉序赵泓荀沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870 辽宁省复杂曲面数控制造技术重点实验室沈阳110870

为探究螺杆铣床的主轴振动对工件表面质量影响规律。通过螺杆转子外包络铣削加工试验,建立主轴振动特性预测的神经网络模型,使用预测模型预测分析不同加工参数下主轴振动特性的变化规律,分析主轴振动与工件表面粗糙度值之间的影响规律... 详细信息

为探究螺杆铣床的主轴振动对工件表面质量影响规律。通过螺杆转子外包络铣削加工试验,建立主轴振动特性预测的神经网络模型,使用预测模型预测分析不同加工参数下主轴振动特性的变化规律,分析主轴振动与工件表面粗糙度值之间的影响规律。采用压电集成电路型加速度传感器对铣削过程中主轴振动特征值进行测量,采用TR200便携式表面粗糙度仪测量工件表面粗糙度值。针对主轴振动特征值与表面粗糙度值进行灰色关联度分析,结果表明信号峰值与表面粗糙度值关系显著,表面粗糙度值随信号峰值减小而降低。使用粒子群算法在构建的主轴振动预测模型进行工艺参数寻优,利用试验进行模型精度验证,误差在6%以内。加工试验结果表明采用最佳参数组合加工工件可使主轴振动信号峰值减小,从而获得较高的表面质量。该方法对螺杆转子生产实践工艺选择具有一定的启发和指导意义,也可为金属切削加工的表面质量提升提供参考。

关键词：外包络铣削主轴振动表面粗糙度神经网络预测

新工科视域下机械类专业学位研究生创新能力提升研究

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高教学刊 2024年第4期10卷 72-75页

作者：杨赫然孙兴伟董祉序刘寅沈阳工业大学沈阳110870

研究生作为高层次人才,其创新能力的提升在我国装备制造业发展的过程中起着举足轻重的作用。当前,我国研究生招生规模日益扩大,但是在数量大幅增长的同时,也出现研究生培养质量难以完全满足社会需求的问题。该文基于新工科的基本理念,... 详细信息

研究生作为高层次人才,其创新能力的提升在我国装备制造业发展的过程中起着举足轻重的作用。当前,我国研究生招生规模日益扩大,但是在数量大幅增长的同时,也出现研究生培养质量难以完全满足社会需求的问题。该文基于新工科的基本理念,从课程体系建设、“多师制”培养模式构建、联合培养基地建设等几方面入手进行机械类专业研究生创新能力提升探索。通过近年研究生培养的结果,表明提出的方法对提升研究生创新能力具有较明显的促进作用。后续可根据专业特点推广至其他相关专业,可为提升研究生创新能力提供参考。

关键词：机械类专业学位创新能力新工科研究生

ITO导电玻璃单颗磨粒切削机理仿真试验研究

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金刚石与磨料磨具工程 2024年第3期44卷 354-362页

作者：邱晓龙孙兴伟刘寅杨赫然董祉序张维锋沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870 辽宁省复杂曲面数控制造技术重点实验室沈阳110870 辽宁省高校复杂曲面数控制造装备实验室沈阳110870

为研究氧化铟锡(indium tin oxide,ITO)导电玻璃材料的去除机理,采用单磨粒对材料进行切削仿真,建立了ITO导电玻璃的材料模型,根据加工表面形貌、应力和切削力情况分析了材料去除机理,之后研究了切削参数对切削力和残余应力的影响,并与... 详细信息

为研究氧化铟锡(indium tin oxide,ITO)导电玻璃材料的去除机理,采用单磨粒对材料进行切削仿真,建立了ITO导电玻璃的材料模型,根据加工表面形貌、应力和切削力情况分析了材料去除机理,之后研究了切削参数对切削力和残余应力的影响,并与钠钙玻璃进行对比分析。结果表明:在磨粒的切削过程中,材料的去除受ITO薄膜层、玻璃基底和内聚力接触行为的共同影响,会产生分层、通道开裂和层间断裂等失效形式;随着磨粒的进给,切削力在一定范围内波动,且呈现上升、稳定、降低的变化,同时磨粒的切削力与切削速度和切削深度呈正相关;薄膜上残余应力相比玻璃基底,数值更大且波动更剧烈;当切削深度接近ITO薄膜厚度时,薄膜的存在对磨粒切削行为的影响显著。

关键词： ITO导电玻璃材料去除机理切削力残余应力

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基于隐式Adams方法的螺旋曲面铣削系统稳定性预测研究

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振动与冲击 2022年第16期41卷 158-166,277页

作者：杨赫然耿超绪孙兴伟董祉序沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870

针对螺杆转子铣削过程中的铣削系统稳定性进行研究。首先通过模态试验获取刀具的模态参数。其次,根据盘铣刀铣削螺杆转子曲面原理建立三自由度铣削力模型和以线性时滞微分方程表示再生型颤振影响的铣削加工动力学模型,并对刀齿铣削周期... 详细信息

针对螺杆转子铣削过程中的铣削系统稳定性进行研究。首先通过模态试验获取刀具的模态参数。其次,根据盘铣刀铣削螺杆转子曲面原理建立三自由度铣削力模型和以线性时滞微分方程表示再生型颤振影响的铣削加工动力学模型,并对刀齿铣削周期进行离散。然后,提出基于隐式Adams对螺旋曲面铣削系统稳定性进行预测的方法,在利用隐式Adams方法对动力学方程进行数值求解的基础上,依据Floquet理论判断系统的稳定性,获得螺旋曲面铣削系统的稳定性叶瓣图。最终,根据稳定性叶瓣图选取加工参数进行试验,验证隐式Adams方法在螺旋曲面铣削系统的适用性。试验结果表明:数值求解结果与试验结果吻合程度较高,即采用的隐式Adams方法适用于螺旋曲面铣削系统的稳定性预测。

关键词：螺杆转子铣削加工模态分析 Adams方法 Floquet理论

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涂层表面反射偏振建模及其特性分析方法

光学学报 2022年第22期42卷 150-159页

作者：董祉序白鹏涛徐威刘寅孙兴伟沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870

为了研究涂层表面光反射偏振特性,提出了一种基于蒙特卡罗方法的偏振双向反射分布函数(PBRDF)建模方法。该方法先利用傅里叶变换完成对涂层基底双层粗糙表面的三维重构,再根据微面元理论和菲涅耳方程求解单个面元上反射与折射的随机过程... 详细信息

为了研究涂层表面光反射偏振特性,提出了一种基于蒙特卡罗方法的偏振双向反射分布函数(PBRDF)建模方法。该方法先利用傅里叶变换完成对涂层基底双层粗糙表面的三维重构,再根据微面元理论和菲涅耳方程求解单个面元上反射与折射的随机过程,最后应用偏振光线跟踪技术和蒙特卡罗方法对重构表面的偏振光散射过程进行统计求和,从而得到涂层表面的PBRDF。实验结果表明,所提方法建立的PBRDF正确,且相比于现有模型具有更高的精度。最后分析了入射角、表面粗糙度、基底材质及涂层光学厚度对涂层表面光反射偏振特性的影响规律,以为其表面的探测和测量提供理论依据。

关键词：表面光学涂层表面蒙特卡罗方法偏振双向反射分布函数偏振特性

基于CNN-GRU组合神经网络的数控机床进给系统热误差研究

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仪器仪表学报 2023年第10期44卷 219-226页

作者：孙兴伟杨铜铜杨赫然董祉序刘寅沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870 辽宁省复杂曲面数控制造技术重点实验室沈阳110870

热变形引起的误差是影响数控机床精度的主要因素之一。为了减小热误差对数控机床精度的影响,提出一种基于CNN-GRU组合神经网络的热误差预测方法。通过热误差实验,采集螺旋曲面专用数控机床直线进给系统的温升数据和热误差数据;利用模糊... 详细信息

热变形引起的误差是影响数控机床精度的主要因素之一。为了减小热误差对数控机床精度的影响,提出一种基于CNN-GRU组合神经网络的热误差预测方法。通过热误差实验,采集螺旋曲面专用数控机床直线进给系统的温升数据和热误差数据;利用模糊C均值聚类和灰色关联度分析筛选进给系统温度敏感点;以温度敏感点的温升数据和进给系统热误差为数据样本,建立CNN-GRU热误差预测模型。为验证模型的准确性和实用性,与基于CNN-LSTM和基于LSTM的传统热误差预测模型进行预测对比分析,结果表明CNN-GRU模型预测结果的平均绝对误差、均方根误差和决定系数均优于CNN-LSTM模型和LSTM模型,具有较高的预测精度和鲁棒性。提供的热误差模型可为后续误差补偿奠定基础,为数控机床的热误差预测提供思路。

关键词：模糊C均值聚类灰色关联度分析进给系统温度敏感点误差预测

基于激光三角位移传感器的双头螺杆在机测量系统

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中国激光 2023年第14期50卷 83-92页

作者：孙梦楠董祉序徐威刘明轩孙兴伟沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870

针对双头螺杆廓形参数难以实现高精度、高效率检测的问题,以四轴旋风铣床为载体,设计并实现了一种基于激光三角位移传感器(LTDS)的在机测量系统。为了提高系统的测量精度,基于变结构元广义形态学方法、多项式插值算法及椭圆拟合法,实现... 详细信息

针对双头螺杆廓形参数难以实现高精度、高效率检测的问题,以四轴旋风铣床为载体,设计并实现了一种基于激光三角位移传感器(LTDS)的在机测量系统。为了提高系统的测量精度,基于变结构元广义形态学方法、多项式插值算法及椭圆拟合法,实现了含噪光斑图像质心的微米级提取,并进行了实验验证。为了避免最小二乘分段拟合方法在断点处不满足函数连续性和可导性的缺陷,提出了基于拉格朗日乘数法的点云信号光顺处理算法。最后根据信号重构结果实时计算廓形参数,判断加工质量。实验结果表明,设计的在机测量系统可在39.7 s内完成一个螺距的螺杆廓形参数检测,测量精度为±9μm,其中长轴、短轴、螺距的测量不确定度分别为0.72、0.69、1.65μm,显著提高了测量精度和效率。

关键词：测量螺杆转子激光位移传感器信号处理