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郑中鹏, 金鑫, 郭嘉靖, 高瑞麟, 井浩, 李二波. 超精密微小型车铣复合加工机床的空间误差建模与灵敏度分析[J]. 制造技术与机床, 2022(6): 5-10.
超精密微小型车铣复合加工机床的空间误差建模与灵敏度分析
郑中鹏①② 金鑫② 郭嘉靖② 高瑞麟② 井浩② 李二波②
（ ①清华大学机械工程系；
②北京理工大学机械与车辆学院）
摘 要
微小型车铣复合加工机床可实现一次装夹完成大部分零件加工工序，是微小型复杂结构件加工必不可少的数控设备，作为精密加工数控设备，其自身的空间几何误差直接影响零件的加工精度。以北京理工大学自主研发的超精密微小型车铣复合加工机床CXKG25-I为研究对象，首先开展超精密车铣复合机床空间几何误差元素分析，获得机床的57项空间几何误差，并基于多体系统理论方法建立超精密车铣复合加工机床的空间几何误差模型。然后开展了空间几何误差因素的灵敏度分析，并揭示了影响机床加工误差的关键敏感因素，其分析结果指导和优化超精密车铣复合加工机床结构设计与制造。
基 金
北京理工大学研究生科技创新基金（2018CX20021）
国家自然科学基金"精密机床结合部非均匀接触对精度稳定性影响机理研究"（518050535）
“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项（2012ZX04010-061）
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范晋伟, 刘会普, 张理想, 李伟华. 基于改进粒子群算法数控磨床可靠性分配优化研究[J]. 制造技术与机床, 2022 (6): 153-157.
基于改进粒子群算法数控磨床可靠性分配优化研究
范晋伟① 刘会普① 张理想① 李伟华②
（ ①北京工业大学机械工程与应用电子技术学院；
②北京第二机床厂有限公司）
摘 要
为了研究数控磨床整机可靠度相同条件下成本最低的可靠性分配方案，结合目标函数和限制优化条件，提出了一种改进粒子群算法。首先，介绍了改进粒子群算法的基本理论；然后，结合广义可靠度-成本函数模型，建立了数控磨床的可靠性-成本函数模型；接下来，分析了数控磨床子系统之间的可靠度关系，构建了可靠度分配非线性规划模型；最后，利用改进粒子群法对模型进行求解，并与遗传算法求解结果作对比。结果表明：在保证可靠度条件下，改进粒子群算法优化结果更为合理。研究结果已反馈给厂家并获得认可，对提升数控磨床整机的可靠性水平有重要意义。
基 金
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徐传法, 王士军, 王冉, 李建宏, 齐娜. 基于改进遗传算法的自由曲面测量路径优化[J]. 制造技术与机床, 2022 (6): 158-163.
基于改进遗传算法的自由曲面测量路径优化
徐传法 王士军 王冉 李建宏 齐娜
（ 山东理工大学机械工程学院）
摘 要
为提高三坐标测量机对自由加工曲面的测点检测效率，针对传统遗传算法收敛速度慢且易陷入局部最优解的问题，引入自适应调节机制，从种群个体的适应度分布情况与个体适应度值两个方面实现交叉与变异概率的自适应参数调节，提高了算法效率，降低了早熟概率；采用贪婪交叉算子与贪婪倒位变异算子，加快了算法的收敛速度。实验结果表明，改进的遗传算法能够更高效且优质地完成自由曲面测量路径优化。
基 金
国家自然科学基金青年科学基金项目（51505265）
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苏铮, 李丽, 许静静, 刘炳业, 刘志峰, 杨聪彬. 基于模糊数据处理的我国机床技术差距评价体系[J]. 制造技术与机床, 2022 (6): 84-91.
基于模糊数据处理的我国机床技术差距评价体系
苏铮① 李丽② 许静静④ 刘炳业② 刘志峰③ 杨聪彬④
（ ①工业和信息化部产业发展促进中心；
②北京机床研究所有限公司；
③吉林大学数控装备可靠性教育部重点实验室；
④北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室）
摘 要
长期以来，我国以数控机床为代表的装备制造业重点产品技术差距缺乏量化测度研究，导致无法用客观的表征方法来衡量和评价数控机床技术发展水平。针对以上问题，从共性技术、典型主机产品、数控系统和关键功能部件4个方向出发进行技术要素项细分，构建了对标世界先进领先水平的高档数控机床技术差距评价体系；提出我国机床技术水平与国际（地区）先进水平的年代差距量化表征方法；建立了基于模糊数据处理的分项技术水平评价模型、共性技术产品水平评价模型和产品关键技术综合评价模型。最后，基于该体系进行了大样本数据调研，基于评价模型进行了机床技术年代差距量化分析，评价结果可为政府科学决策及行业发展规划提供重要支撑。
基 金
工业和信息化部产业发展促进中心中心委托研究课题（CW-HTSO-2021-083）
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张众, 孙兴伟, 杨赫然, 董祉序, 刘寅. 钢板锈蚀层激光清洗的热力学分析研究[J]. 制造技术与机床, 2022 (6): 108-112.
钢板锈蚀层激光清洗的热力学分析研究
张众①② 孙兴伟①② 杨赫然①② 董祉序①② 刘寅①②
（①沈阳工业大学机械工程学院；
②辽宁省复杂曲面数控制造技术重点实验室）
摘 要
为探索钢材表面锈蚀层的激光清洗去除机制。基于热传导方程建立钢板锈蚀层表面温升的数学模型，得到锈蚀层去除的激光功率密度，该激光功率密度与已知实验结果误差为2%左右。在此基础上，采用有限元软件对清洗区域进行温度场与热力耦合分析，得到锈蚀层与基底的温度分布特性。分析可知采用计算得到的阈值进行清洗时，可实现一定厚度的锈蚀层去除，同时，基底温度低于钢材熔点，表面并未被破坏。此外，由热力耦合引起的弹性变形，有助于锈蚀层与钢材基底的分离。文章提出的表面温升数学模型与热力学分析结果可对钢板表面锈蚀层激光清洗提供理论指导。
基 金
中央引导地方科技发展专项资金（2020JH6/10500048）
国家自然科学基金（52005346）
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刘斌, 李玮, 王钧, 郭志伟, 魏新宇, 王泰恒. 小型五轴雕刻机的设计及静动态特性分析[J]. 制造技术与机床, 2022 (6): 119-128.
小型五轴雕刻机的设计及静动态特性分析
刘斌 李玮 王钧 郭志伟 魏新宇 王泰恒
（西南林业大学机械与交通学院）
摘 要
为了保证所设计的小型五轴雕刻机的机械结构能够满足其机械特性，采用UG对五轴雕刻机结构进行设计建模，并将模型进行静、动态特性分析。首先根据导轨的受力情况和约束条件，在UG中解算其不同载荷下的静力学特性；其次对龙门结构静力学特性进行了分析；最后对雕刻机整体进行模态分析和谐响应分析。分析结果显示：导轨的位移变形量最大值为1.838×10–6 mm，最大应力大小为1.034 MPa，符合设计要求；雕刻机实际工作频率在0~400 Hz，当激振力频率接近900 Hz和1950 Hz 两个固有频率时才会发生共振，故不会发生共振。由分析结果、样机实验结果和对比结果得出结论：该五轴雕刻机床身静刚度良好，已达到设计要求并优于其他雕刻机，为五轴雕刻机结构的优化设计提供了理论依据。
基 金
7
王君, 杨博, 任前程, 姜荣俊. FDM-3D打印熔体挤出速度关键因素分析[J]. 制造技术与机床, 2022 (6): 25-30.
FDM-3D打印熔体挤出速度关键因素分析
王君 杨博 任前程 姜荣俊
（ 湖北工业大学机械工程学院）
摘 要
针对FDM成型过程中熔体挤出速度与喷头扫描速度不成配比而引起的喷嘴堵料、模型拉丝现象，采用正交试验方法并结合ANSYS Fluent软件，对喷头内的流道结构参数及不同打印参数条件下进行仿真计算，并对正交试验结果进行极差分析与单因素试验结果分析。结果表明：影响熔体挤出速度最大因素是送丝速度，其次是喷嘴内径，最小是收敛角、出口段长度和打印温度，并提出了送丝速度60 mm/s，喷嘴内径0.4 mm，打印温度210 ℃ ，出料段长度L=1.5 mm，收敛角150°为最优工艺方案。最后建立了熔体挤出速度与影响因素之间的指数预测模型并验证了模型准确性。
基 金
国家自然科国家自然科学基金项目（51975190）
湖北省自然科学基金重点项目（2015CFA112）
8
徐乐, 朱玉斌, 郎超男. 基于LMD能量熵和支持向量机的齿轮箱故障诊断[J]. 制造技术与机床, 2022 (6): 44-49.
基于LMD能量熵和支持向量机的齿轮箱故障诊断
徐乐①② 朱玉斌① 郎超男①
（ ①江苏师范大学；②中国矿业大学）
摘 要
针对小样本情况下齿轮箱复合多种故障特征难以提取和分类的问题，提出了基于局部均值分解（LMD）能量熵和支持向量机（SVM）的故障诊断方法。首先利用LMD方法对采集的齿轮箱振动信号进行分解，得到有限个PF分量；然后根据不同故障下齿轮箱振动信号在频域区间内分布不均的特性，分析出PF分量能量在不同频域范围离散情况，即求出LMD能量熵；最后利用SVM多故障分类器对提取出的特征展开训练和测试，进行齿轮箱故障分类。实验结果显示，即使在小样本情况下，且同时存在非单一、多种齿轮箱故障时，基于LMD能量熵和SVM方法也可以对齿轮箱故障进行特征提取和精准分类，实现齿轮箱故障诊断。
基 金
国家重点研发计划项目（SQ2019YFB200140）
江苏省教育科学“十三五”规划课题（D/2020/01/25）
江苏省现代教育技术研究2020年度智慧校园专项课题（2020-R-84345）
中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（2019ZDPY08）
9
黄凯俊, 柳玉文, 文珊珊, 李鹏, 朱亚奇, 匡婷玉, 张春杰. 选区激光熔化金属增材制造设备控制系统设计与研究[J]. 制造技术与机床, 2022 (6): 37-43.
选区激光熔化金属增材制造设备控制系统设计与研究
黄凯俊①② 柳玉文① 文珊珊① 李鹏③④
朱亚奇① 匡婷玉① 张春杰①
（ ①上海航天设备制造总厂有限公司；
②上海航天工艺与装备工程技术研究中心；
③上海交通大学材料科学与工程学院；
④上海无线电设备研究所）
摘 要
针对选区激光熔化金属增材制造设备的控制系统的设计，力求提升金属增材制造设备运行的稳定性和可靠性，通过优化控制系统架构以及设计结构化的通讯协议的的方法，设计了一种基于QT+PLC+RTC平台实现的SLM金属增材制造设备控制系统，重点研究激光器、振镜器、电机控制器等外围设备配合与控制问题，实现了一套人机交互友好、打印过程全方位的自主可控、多线程协同运行的高可靠性的金属增材制造设备的控制系统。
基 金
上海市经信委“上海市产业转型设计发展专项资金（产业技术创新）计划”项目《上海航天设备制造总厂有限公司企业技术中心协同创新能力专项》（沪J2018-25）
10
彭敬淇, 蓝益鹏. 运动平台磁悬浮直线同步电动机驱动系统RBF-PID自学习控制的研究[J]. 制造技术与机床, 2022 (6): 113-118.
运动平台磁悬浮直线同步电动机驱动系统RBF-PID自学习控制的研究
彭敬淇 蓝益鹏
（ 沈阳工业大学电气工程学院）
摘 要
针对运动平台磁悬浮直线同步电动机驱动系统存在的非线性、耦合性以及外部扰动的不确定性问题，提出一种RBF神经网络PID自学习控制器。首先对磁悬浮直线同步电动机的结构及其运行机理进行详细介绍；并建立磁悬浮直线同步电动机的数学模型，推导出电压方程、磁链方程、水平推力方程以及水平运动方程的表达式；设计一种基于RBF神经网络的PID自学习控制器，RBF神经网络中一般采取梯度法对参数w、b、c进行整定，为能有效地缩短网络的学习时间，并减小系统的振荡，论文在RBF神经网络中引入动量因子项，通过MATLAB对控制系统进行仿真，验证RBF-PID自学习算法较PI控制器有更好的稳定性和抗扰动性。
基 金
国家自然科学基金资助项目 （51575363）
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