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高精度数控机床的导轨平行度测试方法研究

机床与液压 2024年第15期52卷 128-136页

作者：司卫征卫紫君罗良传刘建华陈启愉唐健豪广东省科学院智能制造研究所广东省现代控制技术重点实验室广东广州510070

基于平面度、直线度、平行度的测量及评价原理,对有效行程2 000 mm精密导轨平行度进行测量,并对导轨工作台单个滑块及组合滑块的角度偏差、直线度及导轨平行度进行理论分析和实验验证。结果表明:在相同的环境和装配工艺等条件下,水平面... 详细信息

基于平面度、直线度、平行度的测量及评价原理,对有效行程2 000 mm精密导轨平行度进行测量,并对导轨工作台单个滑块及组合滑块的角度偏差、直线度及导轨平行度进行理论分析和实验验证。结果表明:在相同的环境和装配工艺等条件下,水平面内滑块的角度偏转方向和趋势基本一致,滑块的最大角度偏差相近;组成导轨工作台的4个滑块在水平面内直线度曲线趋势相同均为中间凹,竖直平面内直线度受装配锁紧力和角度偏差的影响,角度偏差的转动方向相同,但趋势稍微有差异;组合滑块直线度的方向与单个滑块直线度的方向一致,因滑块组合后受力的平均效应作用,在竖直面和水平面内组合滑块直线度比单个滑块直线度好;以基准导轨与副导轨的直线度斜度代数运算的绝对值评价导轨间平行度的方法,可为精密导轨平行度的测量提供依据。

关键词：数控机床平行度直线度精密导轨激光干涉仪

固溶处理对电弧增材制造超级双相不锈钢微观组织及摩擦磨损性能的影响

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摩擦学学报（中英文） 2024年第7期44卷 893-902页

作者：李科林义民王飞易江龙邹晓东潘琳琳牛犇五邑大学智能制造学部广东江门529030 广东省科学院中乌焊接研究所广东省现代焊接技术重点实验室广东广州510651 宝武特种冶金有限公司技术中心上海200940

采用直径为1.2 mm的ER2594-超级双相不锈钢焊丝进行了多层单道墙体电弧增材试验,对增材件分别进行1050、1150和1250℃的固溶处理,并在固溶处理后对各试样进行了往复式摩擦磨损试验.试验结果表明:随着固溶温度的升高,双相比中的铁素体含... 详细信息

采用直径为1.2 mm的ER2594-超级双相不锈钢焊丝进行了多层单道墙体电弧增材试验,对增材件分别进行1050、1150和1250℃的固溶处理,并在固溶处理后对各试样进行了往复式摩擦磨损试验.试验结果表明:随着固溶温度的升高,双相比中的铁素体含量增加,其显微硬度也相应提高.此外,固溶处理可降低增材件的内应力,最终基于较高硬度和较低内应力的协同作用,在1250℃时获得耐磨性能较优的试样,有效地提升了热处理后增材件试样的摩擦磨损性能.

关键词：超级双相不锈钢增材制造固溶处理内应力摩擦磨损

焊接模式对电弧增材制造316不锈钢组织及力学性能的影响

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焊接学报 2024年第4期45卷 79-85,92,I0007,I0008页

作者：任香会梁文奇王瑞超韩善果武威阳江市中乌巴顿技术研究院阳江529533 广东省科学院中乌焊接研究所广东省现代焊接技术重点实验室广州510650 五邑大学智能制造学部江门529020 广东技术师范大学广州510665

基于冷金属过渡、冷金属过渡-脉冲以及直流脉冲三种焊接模式,开展了316不锈钢单道多层薄壁试样的电弧增材制造,并对试样进行了组织与性能的对比分析.结果表明,三种模式下成形构件均无塌陷和宏观气孔现象,凝固组织以柱状树枝晶为主,并伴... 详细信息

基于冷金属过渡、冷金属过渡-脉冲以及直流脉冲三种焊接模式,开展了316不锈钢单道多层薄壁试样的电弧增材制造,并对试样进行了组织与性能的对比分析.结果表明,三种模式下成形构件均无塌陷和宏观气孔现象,凝固组织以柱状树枝晶为主,并伴随有大量的二次枝晶、胞状晶,通过金相观察和背散射电子衍射技术发现,组织表现出强//z织构,构件中段稳态区的平均枝晶间距随不同焊接模式下的热输入变化而变化:由小到大依次为CMT—CMT-P—DC-P.通过X射线衍射和扫描电镜-能谱分析确定基体组织为γ-Fe(Cr0.19Fe0.7Ni0.11),基体间网状组织为残余δ-***-P模式下的构件强度最高,屈服强度达237 MPa,抗拉强度达555 MPa,平均硬度值达209 HV0.3,DC-P模式构件的断后伸长率最高达52%.

关键词：电弧增材制造冷金属过渡焊不锈钢力学性能显微组织

激光选区熔化CoCrMo合金的组织研究及生物应用

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材料导报 2024年第17期38卷 200-205页

作者：陶宏伟禹庭曹明轩吴仲恒蔡召兵刘敏闫星辰五邑大学智能制造学部广东江门529000 广东省科学院新材料研究所广东省现代表面工程技术重点实验室现代材料表面工程技术国家工程实验室广州510650 广州博仕动物医院广州510030 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081

激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术是一种可快速制备具有复杂结构件的近净成形方法,由于极高的空间制造自由度,其在个性化定制医疗中有着极为广阔的应用前景。本研究关注了激光能量密度对CoCrMo合金微观组织及成形性能的影... 详细信息

激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术是一种可快速制备具有复杂结构件的近净成形方法,由于极高的空间制造自由度,其在个性化定制医疗中有着极为广阔的应用前景。本研究关注了激光能量密度对CoCrMo合金微观组织及成形性能的影响,从致密度、微观组织及力学强度等方面对SLM CoCrMo材料进行了体系性探究,分析了能量密度对CoCrMo合金组织及缺陷的作用机制,得到了孔隙率低(0.18%)、晶粒组织细小(0.31μm)且力学性能优异(拉伸强度1157 MPa、显微硬度421.53HV_(0.1))的CoCrMo合金成形最优参数(激光功率165 W、扫描速度1050 mm/s)。从患者对生物型膝关节植入体的需求出发,探究了一种骨接触面具有骨小梁结构的生物型全膝关节植入体的设计方法,并对优化后的膝关节假体模型开展了大动物原位膝关节置换实验。术后影像学检查发现3D打印膝关节假体不仅可对原有患病关节部位进行精准替代,更能促进实验犬尽快恢复原本的行走姿态,无脱位和其他并发症的发生。本研究报道的个性化定制方法为临床用3D打印生物型全膝关节的置换提供了强有力的理论基础和数据支撑。

关键词：激光选区熔化 CoCrMo合金微观组织力学性能生物应用

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高速线材吐丝头结构仿真与优化设计研究

机床与液压 2024年第19期52卷 117-123页

作者：罗良传成西平陈敏李云升毛璐瑶广东省科学院智能制造研究所广东广州510075 广东省现代控制技术重点实验室广东广州510075 汉威广园(广州)机械设备有限公司广东广州510535

针对高速线材轧制生产中吐丝机普遍存在振动值较大、连续运转稳定性较低、吐丝圈形不稳定等问题,对吐丝机关键部件吐丝头进行仿真优化研究。采用模态分析动力学控制方程、动平衡计算方程等,建立几何模型、有限元模型、运动学模型等并进... 详细信息

针对高速线材轧制生产中吐丝机普遍存在振动值较大、连续运转稳定性较低、吐丝圈形不稳定等问题,对吐丝机关键部件吐丝头进行仿真优化研究。采用模态分析动力学控制方程、动平衡计算方程等,建立几何模型、有限元模型、运动学模型等并进行临界转速分析、模态分析和动平衡仿真分析,掌握吐丝头振动值较大的主要原因。为在设计阶段尽可能消除吐丝头的动平衡量,利用有限元仿真软件对原吐丝头进行模态分析,获得原吐丝头的第1阶临界转速为72.2 r/s,高于最高转速40 r/s,可按刚性转子对吐丝头进行动平衡。利用动力学仿真软件建立吐丝头的虚拟样机,对其进行双面动平衡仿真分析,获得吐丝头在两个校正面上所需的校正质量,并根据安装位置设计配重结构。通过对吐丝头进行动平衡优化,吐丝头在两个校正面的动不平衡质量分别由优化前的8.199 1 kg、6.655 4 kg下降为4.843 9×10^(-4) kg、3.603 8×10^(-4) kg,且1阶临界转速由72.2 r/s提升为72.75 r/s,满足设计要求。最后,将优化后的吐丝头安装在吐丝机空心轴上进行现场在线动平衡测试实验,吐丝头在线动平衡初始不平衡量为27.4 g,相位为232°,两个轴承位置测点的水平振动幅值分别为1.02μm、6.63μm,均小于10μm,满足设计要求。

关键词：吐丝头模态分析刚性转子动平衡

高速五轴联动加工中心主轴箱模态测试分析研究

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机电工程技术 2024年

作者：廖菲郭伟科黄栋罗良传广东省科学院智能制造研究所广东省现代控制技术重点实验室

模态测试实验是航空、航天、汽车、舰船、工业装备、桥梁、建筑等研制、定型、使用和维护过程中不可或缺的重要方法与手段。基于模态测试试验理论搭建了实验环境，采用锤击法使用激光测振仪进行高速五轴联动加工中心主轴箱正面模态测试... 详细信息

模态测试实验是航空、航天、汽车、舰船、工业装备、桥梁、建筑等研制、定型、使用和维护过程中不可或缺的重要方法与手段。基于模态测试试验理论搭建了实验环境，采用锤击法使用激光测振仪进行高速五轴联动加工中心主轴箱正面模态测试实验，通过实验测量和数据采集，在基本分析软件计算出频率响应函数曲线，激励得到的加工中心主轴箱正面的1～4阶模态频率分别为146.25、234.375、332.5和373.75 Hz，主轴箱侧面的1～3阶模态频率分别为141.25、216.875和266.25 Hz，并测量得到各阶模态频率下的对应振型。结果表明，所利用的模态测试实验与分析方法及所使用测试仪器能识别和确定高速五轴联动加工中心主轴箱的固有频率、振型等机械结构动态特性的参数信息，可为高速五轴联动加工中心结构设计及优化提供实验数据支撑。

关键词：五轴加工中心主轴箱模态测试频率响应函数模态频率

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塑料挤出复合机分配器流道仿真优化

机床与液压 2024年第12期52卷 170-179页

作者：罗良传陈浩许锦才石卫卫林杏转殷术贵广东省科学院智能制造研究所广东广州510075 广东省现代控制技术重点实验室广东广州510075 江门市辉隆塑料机械有限公司广东江门529080

针对塑料挤出复合机的分配器流道容易出现塑料熔体滞留时间较长、烧焦等问题,对塑料挤出复合机的分配器流道进行仿真优化。采用质量连续性方程、动量控制方程、四面体网格划分、Carreau模型、仿工况模拟VOF模型、单相流模拟仿真等方法,... 详细信息

针对塑料挤出复合机的分配器流道容易出现塑料熔体滞留时间较长、烧焦等问题,对塑料挤出复合机的分配器流道进行仿真优化。采用质量连续性方程、动量控制方程、四面体网格划分、Carreau模型、仿工况模拟VOF模型、单相流模拟仿真等方法,建立几何模型、数学模型、材料本构模型、内流道网格划分模型等分配器流动仿真模型,对分配器内流道2种塑料熔体的流动过程进行仿工况模拟仿真分析;掌握2种塑料熔体在分配器内流动过程中的速度分布、压力分布等情况,并对分配器原始结构进行压力分布、流线分布、速度矢量分布、出口处流场分析等单相流模拟分析,得到造成熔体滞留的3个主要区域。针对横向扩展段边角处、三股熔体交汇处、靠近出口处等3个主要区域,提出横向扩展段边角处增加导流装置、调整熔体交汇处控制刀具偏角、去掉出口处小台阶等分配器流道结构优化方案,通过对比优化前后结构的压力分布、流线分布、速度矢量分布等单相流仿真结果,发现优化结构明显好于原始结构,分配器流道的压力分布更加均匀,能大大减少这3个区域的熔体滞留,从而能够有效提高挤出塑料复合薄膜成品的质量。

关键词：挤出复合机分配器流道流场分析塑料熔体仿真优化

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基于瞬态动力学的汽车传动轴轴管仿真分析

自动化与信息工程 2024年第5期45卷 67-72页

作者：廖菲陈浩郭伟科毛璐瑶罗良传广东省科学院智能制造研究所/广东省现代控制技术重点实验室广东广州510075

针对汽车传动轴轴管在实际工况下的强度和塑性要求,采用计算机辅助设计和有限元软件对传动轴轴管进行瞬态动力学的等效应力、定向速度和结构变形仿真分析,得到塑性、变形、应变等非线性的特性分析结果和随时间变化曲线。仿真结果表明,... 详细信息

针对汽车传动轴轴管在实际工况下的强度和塑性要求,采用计算机辅助设计和有限元软件对传动轴轴管进行瞬态动力学的等效应力、定向速度和结构变形仿真分析,得到塑性、变形、应变等非线性的特性分析结果和随时间变化曲线。仿真结果表明,在载荷施加到第3 s时,传动轴轴管的X方向等效应力最大为2.8065 MPa、定向速度最大为6.4526×10^(-3)mm/s、X方向结构变形最大为1.4017×10^(-3)mm、Y方向结构变形最大为2.1518×10^(-3)mm,均符合赫兹理论要求。该文仿真分析获得的传动轴轴管载荷特性,可在设计阶段评估汽车传动轴轴管的强度和塑性是否满足设计要求并进行结构优化,为进一步提升汽车传动轴轴管的结构设计合理性提供有益借鉴。

关键词：瞬态动力学汽车传动轴轴管载荷特性仿真分析

并联式髋关节外骨骼设计与基于人机耦合动力学方法的系统实现

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机器人 2024年第3期46卷 339-350页

作者：王向阳陈春杰马跃曹武警吴新宇中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055 广东省机器人与智能系统重点实验室广东深圳518055

同构串联式外骨骼普遍存在人体生物关节轴线与外骨骼机械关节的转动轴线发生偏移(即人机关节失配)的问题。为此,本文提出了一款并联式髋关节外骨骼,通过新型的结构设计消除了人机关节失配的问题和穿戴前繁琐的人机关节校对环节,同时具... 详细信息

同构串联式外骨骼普遍存在人体生物关节轴线与外骨骼机械关节的转动轴线发生偏移(即人机关节失配)的问题。为此,本文提出了一款并联式髋关节外骨骼,通过新型的结构设计消除了人机关节失配的问题和穿戴前繁琐的人机关节校对环节,同时具有人体髋关节的所有运动自由度,并实现髋关节屈曲/伸展和外展/内收方向的助力。另外,为解决并联外骨骼驱动力耦合问题,提出了基于人机耦合动力学模型的控制方法,实现了各支链驱动器的协同助力控制。最后,构建了可穿戴外骨骼样机系统,在穿戴者身上开展了1类外骨骼运动性能验证实验和4类运动助力实验,实验结果验证了所提出外骨骼与人体良好的运动相容性以及控制器助力的有效性。

关键词：并联式外骨骼人机耦合动力学建模人机交互髋关节外骨骼