基于深度学习的数控机床智能化研究进展 被引量：3

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作者 曹泽 刘福聪 阎兵 《工具技术》 北大核心 2023年第12期3-9,共7页

随着新一代人工智能技术的应用,数控机床迎来了新的发展机遇,正在向高精度、高效率、自动化和智能化的方向发展。在新技术中,深度学习因具有减少人为提取特征导致的特征不完备性和较好的迁移学习性,在数控机床的刀具状态检测、误差补偿... 随着新一代人工智能技术的应用,数控机床迎来了新的发展机遇,正在向高精度、高效率、自动化和智能化的方向发展。在新技术中,深度学习因具有减少人为提取特征导致的特征不完备性和较好的迁移学习性,在数控机床的刀具状态检测、误差补偿、故障诊断等方面都有极其重要的作用。对深度学习的研究仍是数控机床智能化的基础,通过介绍深度学习中CNN、DNN、LSTM的结构原理,对深度学习拓展和改进方法在数控机床的误差补偿、故障诊断、刀具检测以及其他领域的应用进行了详细叙述,为未来智能机床的研究发展提供了理论参考。 展开更多

关键词 深度学习 数控机床 智能化

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回油槽结构对高速插齿机静压主轴性能影响研究

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作者 焦宇泽 李栋 +2 位作者 戚厚军 奚浩然 邢侃 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第2期183-193,共11页

为提高数控高速插齿机静压主轴工作性能,以摩擦学和流体力学理论为基础,通过理论分析、数值模拟,探究了不同工况条件下有、无回油槽对静压主轴性能的影响规律。首先,建立了有、无回油槽油膜流体仿真模型和流固耦合模型,基于实际工况参... 为提高数控高速插齿机静压主轴工作性能,以摩擦学和流体力学理论为基础,通过理论分析、数值模拟,探究了不同工况条件下有、无回油槽对静压主轴性能的影响规律。首先,建立了有、无回油槽油膜流体仿真模型和流固耦合模型,基于实际工况参数进行了仿真计算,探究了有、无回油槽对油膜承载力、刚度、剪切力和轴套最大变形量的影响规律;然后,利用瞬态计算,分析了在10次冲程运动内有、无回油槽结构对静压主轴油膜黏性生热现象的影响,探究了相同工况下不同回油槽形状对油膜承载力与刚度的影响;最后,搭建了静压导轨实验平台,通过实验数据证明了有限元仿真模型的有效性。研究结果表明:添加回油槽结构可以使油膜承载力和刚度提升约1.5倍,可小幅降低油膜黏性阻力,并使油膜平均温度保持稳定;在低偏心率时,无回油槽轴套相对有回油槽轴套变形量最大相差40%,高偏心率时则相反;偏心率较低时,回油槽形状对油膜刚度影响相对较大。该研究可为高速插齿机静压主轴结构参数优化和工程应用提供参考。 展开更多

关键词 静压主轴 回油槽结构 黏性生热 流固耦合模型 油膜承载力 油膜刚度 轴套变形量

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基于工况特征的高速插齿机静压主轴润滑特性研究

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作者 焦宇泽 李栋 +2 位作者 戚厚军 奚浩然 邢侃 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第6期140-145,共6页

针对高速插齿机静压主轴在实际工况特征下存在润滑特性不明晰的问题,以摩擦学和流体力学理论为基础,采用有限元仿真法建立不同受载状态下的静压主轴流体仿真模型及流固耦合模型,基于实际工况特征探究不同工况参数下静压主轴的润滑特性... 针对高速插齿机静压主轴在实际工况特征下存在润滑特性不明晰的问题,以摩擦学和流体力学理论为基础,采用有限元仿真法建立不同受载状态下的静压主轴流体仿真模型及流固耦合模型,基于实际工况特征探究不同工况参数下静压主轴的润滑特性变化规律。结果表明,油膜承载力、主轴轴套变形量及黏性阻力随径向增大而增加,而油膜刚度则是随径向载荷增大先减小后增加。轴套最大变形位置随径向载荷增大而不同。在相同径向载荷下,主轴冲程速度对油膜承载力基本无影响而黏性阻力随冲程速度增大而增加。增大供油压力可显著提高静压主轴承载性能但轴套最大变形量也有明显增大,同时会改变油液流动方向进而加剧油膜黏性剪切应力集中现象,最终使得应力集中区域油膜破裂出现润滑失效现象。 展开更多

关键词 流体机械 高速静压主轴 润滑特性 工况特征

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智能小车发展应用研究 被引量：5

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作者 何武剑 邱浩峰 +3 位作者 曲晓坤 陈迦勒 孙俊巧 余腾龙 《河南科技》 2022年第11期26-29,共4页

智能小车是一种可以通过预先给予其特定的指令,从而使其完成预期目标的设备。智能小车可以在很大程度上减少人员的工作量,又因其自身良好的循迹、避障等功能,所以被广泛地应用于军事、医疗、物流、家居等领域。智能小车在智能制造领域... 智能小车是一种可以通过预先给予其特定的指令,从而使其完成预期目标的设备。智能小车可以在很大程度上减少人员的工作量,又因其自身良好的循迹、避障等功能,所以被广泛地应用于军事、医疗、物流、家居等领域。智能小车在智能制造领域的未来发展中有着不可或缺的地位。本研究针对智能小车的发展现状、应用领域进行市场调查,从经济、科技等方面对所采集到的信息进行数据分析,得出智能小车市场的应用及发展的主要走向与趋势,进一步研究未来智能小车的发展应用前景。 展开更多

关键词 智能小车 应用 发展现状 趋势

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基于DLP 3D打印的高给药效率微针制备工艺

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作者 常兆敏 刘瑛 +1 位作者 亓剑 郑淑贤 《微纳电子技术》 CAS 2024年第1期144-152,共9页

载药微针可以实现一次性快速药物递送,无需二次药物涂敷与输送过程,但其不佳的载药量与刺入率造成了给药效率差的问题。研发了一种基于数字光处理(DLP)3D打印技术的高给药效率微针(HDMN)制备工艺。通过在载药微针上构建锯齿状针体结构... 载药微针可以实现一次性快速药物递送,无需二次药物涂敷与输送过程,但其不佳的载药量与刺入率造成了给药效率差的问题。研发了一种基于数字光处理(DLP)3D打印技术的高给药效率微针(HDMN)制备工艺。通过在载药微针上构建锯齿状针体结构与阶梯状载药结构来提高载药微针的刺入率与载药量,进而提高给药效率。实验结果表明使用环氧丙烯酸酯(EA)打印微针时,当曝光时间为700 ms、打印层厚为30μm时,打印出的微针实际尺寸与理论尺寸平均误差最小为9.2%。利用旋涂法在微针表面交联聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)以改善微针生物相容性。显微镜观察发现,当交联层数为1层时,PEGDA均匀地覆盖在微针表面。石蜡膜穿刺实验结果表明,HDMN穿透了2层石蜡膜,而相同实验条件下的传统载药微针仅穿透了1层。药物释放实验结果表明,HDMN相对于传统载药微针在猪皮内留下的模拟药物浓度提升了61%。该研究为后续通过改善微针结构来优化微针性能研究提供了有益借鉴。 展开更多

关键词 3D打印 微针结构 数字光处理(DLP) 载药量 刺入率 高给药效率微针(HDMN)

原文传递

面向正向设计的数控插齿机静刚度建模方法研究

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作者 刘少帅 韩林 李伟光 《工具技术》 北大核心 2023年第2期70-77,共8页

整机末端静刚度对插齿机的静、动特性和加工精度具有重要影响。从正向设计的角度出发,在提出结构件及包含转台在内的功能部件静刚度特性表征方法的基础上,通过分析结构件/功能部件在切削力作用下的变形,获得结构件/部件实际变形矩阵,依... 整机末端静刚度对插齿机的静、动特性和加工精度具有重要影响。从正向设计的角度出发,在提出结构件及包含转台在内的功能部件静刚度特性表征方法的基础上,通过分析结构件/功能部件在切削力作用下的变形,获得结构件/部件实际变形矩阵,依据插齿机拓扑结构,建立插齿机静刚度解析数学模型,解决了末端静刚度指标与结构件/功能部件刚度特征间的映射关系建模问题。同时,为验证所建立解析模型的有效性,建立了插齿机有限元模型,对比分析了解析模型与有限元计算结果。所建立的解析刚度模型为开展整机静刚度正向设计提供了理论基础。 展开更多

关键词 数控插齿机 整机静刚度 解析模型 有限元模型

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基于工业大数据的机械装备智能化设计综述 被引量：5

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作者 陶渊 刘福聪 赵楠 《机械制造》 2022年第8期1-6,共6页

随着信息化与工业化的深度融合,大数据技术由于自身海量性、多样性、高速性特点,已逐渐渗透至机械设计领域。从基于个性化需求数据、基于工况数据、基于维护维修数据三方面介绍了面向数据采集的机械装备,从装备智能设计和装置智能设计... 随着信息化与工业化的深度融合,大数据技术由于自身海量性、多样性、高速性特点,已逐渐渗透至机械设计领域。从基于个性化需求数据、基于工况数据、基于维护维修数据三方面介绍了面向数据采集的机械装备,从装备智能设计和装置智能设计两方面对基于工业大数据的机械装备智能化设计进行了综述。装备智能设计包括通用机床设备、工业机器人,装置智能设计包括齿轮传动装置、主轴部件、直线运动单元。 展开更多

关键词 工业大数据 机械装备 智能化设计

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一种多功能智能小车设计 被引量：4

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作者 曲晓坤 邱浩峰 +3 位作者 何武剑 尹沼臣 孙俊巧 赵怡 《河南科技》 2023年第1期40-43,共4页

【目的】针对现有视频智能小车运动场景受限制、视频画面抖动、换向方式复杂等问题进行设计。【方法】一方面悬挂装置通过可转动的连接与地面自动匹配相对转角,另一方面悬挂装置的减震器可通过物理平衡的方式对车身进行回正。换向装置... 【目的】针对现有视频智能小车运动场景受限制、视频画面抖动、换向方式复杂等问题进行设计。【方法】一方面悬挂装置通过可转动的连接与地面自动匹配相对转角,另一方面悬挂装置的减震器可通过物理平衡的方式对车身进行回正。换向装置采用平行四边形换向装置。在平衡装置中通过陀螺仪和加速度传感器将信号传输至主控芯片,主控芯片通过内置算法来控制稳定装置内置的驱动电机,从而对角度进行修正。【结果】该设计实现了智能小车在复杂地形的稳定移动,提高了智能小车的机动性和视频传输画面的稳定性。利用平行四边形的特性,可使其更迅速平稳地进行换向。【结论】本研究成功解决了智能小车运动场景受限制、视频画面抖动、换向方式复杂的问题。 展开更多

关键词 智能小车 多功能 平衡

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基于圆台-平行凸起结构的水凝胶传感器制备

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作者 尹陆奎 亓剑 +1 位作者 高硕 黄大可 《微纳电子技术》 CAS 2024年第12期122-131,共10页

电阻式柔性压力传感器因其工作范围大、结构简单等优点,在可穿戴设备领域应用广泛。为提高传感器灵敏度,提出了一种圆台-平行凸起结构的电阻式水凝胶传感器,利用丙烯酰胺(AM)制备基底水凝胶,并以Mg^(2+)和Na^(+)作为导电离子,采用基于... 电阻式柔性压力传感器因其工作范围大、结构简单等优点,在可穿戴设备领域应用广泛。为提高传感器灵敏度,提出了一种圆台-平行凸起结构的电阻式水凝胶传感器,利用丙烯酰胺(AM)制备基底水凝胶,并以Mg^(2+)和Na^(+)作为导电离子,采用基于数字光处理(DLP)的光固化3D打印方法制备传感器,并对其进行测试。对测试结果进行分析可知,AM质量分数为50%的水凝胶传感器在机械强度和导电特性方面表现出优势,在0~0.8 kPa压力范围内的灵敏度最高,达到0.534 kPa^(-1),此外,该水凝胶传感器还表现出良好的响应时间(50 ms)和恢复时间(150 ms),在1000次循环压力测试中信号保持稳定,具有良好的稳定性。通过实验验证,传感器可以对手指和腕关节弯曲角度进行检测。研究结果对于柔性传感器在可穿戴电子设备领域的应用具有一定的参考意义。 展开更多

关键词 柔性传感器 导电水凝胶 3D打印 微结构 信号检测

原文传递

具有内表面拓扑结构的仿生血管设计与制备

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作者 杜搏达 亓剑 +1 位作者 张国亮 郑淑贤 《微纳电子技术》 CAS 2024年第3期126-135,共10页

针对临床人工血管不具备诱导内皮化的内表面微结构,无法为内皮细胞生长提供合适的力学环境的问题,设计并制备了一种具有内表面拓扑结构的仿生血管(BVST),实现了壁面剪切力的优化分布。基于内皮细胞的形态分布,设计了具有正交、菱形、圆... 针对临床人工血管不具备诱导内皮化的内表面微结构,无法为内皮细胞生长提供合适的力学环境的问题,设计并制备了一种具有内表面拓扑结构的仿生血管(BVST),实现了壁面剪切力的优化分布。基于内皮细胞的形态分布,设计了具有正交、菱形、圆弧三种内表面拓扑结构的仿生血管。通过仿真分析,发现正交与菱形结构的BVST对血液流速影响较小,周期波动相近,且BVST的内表面拓扑结构能减缓细胞流速、增加细胞滞留时间,有利于内皮细胞在进行体外培养时沉积、黏附在BVST内表面。通过对比BVST与无拓扑结构仿生血管的剪切力分布,发现BVST整体剪切力分布更加均匀。分析单个拓扑单元内的剪切力分布,发现菱形拓扑单元内部剪切力分布均匀且连续,剪切力变化较小,有利于内皮细胞的生长。将聚己内酯(PCL)溶于二氯甲烷(DCM)配制质量分数35%的PCL-DCM溶液,采用内径为0.2 mm的针头,在移动速度40 mm/s、电压5.8 kV、针头高度1 mm、挤出气压0.05 MPa的条件下,基于电纺直写技术制备具有拓扑结构的仿生血管内膜;将拓扑结构浸水黏附在纺丝收集柱,基于静电纺丝技术制备仿生血管外膜,获得具有内表面拓扑结构的双层仿生血管。提出的仿生血管设计与制备工艺可为血管内皮化研究提供参考。 展开更多

关键词 增材制造 电纺直写 仿生血管 剪切力 拓扑结构 内皮细胞

原文传递

基于响应曲面法的超声挤压工艺参数优化 被引量：3

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作者 常金鑫 贾海利 《新技术新工艺》 2023年第8期60-66,共7页

以提高轴类零件超声挤压表面质量为目标,采用单因素试验和响应曲面法对工艺参数进行优化设计。分析了工艺参数对45钢轴零件表面粗糙度的作用规律和影响程度,结果表明,表面粗糙度随着主轴转速、进给速度、静挤压量、振幅的增加呈现先降... 以提高轴类零件超声挤压表面质量为目标,采用单因素试验和响应曲面法对工艺参数进行优化设计。分析了工艺参数对45钢轴零件表面粗糙度的作用规律和影响程度,结果表明,表面粗糙度随着主轴转速、进给速度、静挤压量、振幅的增加呈现先降低后增加的趋势。同时对所建立的响应曲面模型进行了显著性检验和工艺参数优化,分析可知,振幅对表面粗糙度的影响最大,优化后得到最优工艺参数组合如下:主轴转速n为217.48 r/min,进给速度f为0.031 mm/r,静挤压量P为101.013μm,振幅A为8.192μm。试验验证预测值误差小于5%,因此建立的响应面优化模型精度较高,可实现工艺参数优化,并为实际加工及超声设备研制改进提供理论依据。 展开更多

关键词 45钢 响应曲面法 表面粗糙度 影响规律 参数优化 预测模型

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针齿壳剐齿加工切削力和切削热有限元分析及其工艺优化

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作者 倪远超 王鹏 +2 位作者 薛锐 刘福聪 满佳 《工具技术》 北大核心 2023年第11期97-102,共6页

剐齿切削过程中刀具受到的切削力和切削热对刀具的使用寿命有很大影响,不合理的工艺参数设置使针齿壳剐齿刀易发生破损和快速磨损失效,目前该类刀具剐齿加工过程中切削力、热特征尚不明确,无法对刀具设计和工艺参数优化提供理论指导。... 剐齿切削过程中刀具受到的切削力和切削热对刀具的使用寿命有很大影响,不合理的工艺参数设置使针齿壳剐齿刀易发生破损和快速磨损失效,目前该类刀具剐齿加工过程中切削力、热特征尚不明确,无法对刀具设计和工艺参数优化提供理论指导。基于上述问题对针齿壳剐齿刀具进行设计与三维建模,通过ABAQUS有限元软件搭建针齿壳剐齿加工仿真模型,模拟针齿壳内圆弧齿的实际加工过程;对剐齿加工过程中的切削力和切削热数据进行计算,分析主要工艺参数对剐齿刀切削力和切削热的影响规律;采用正交试验方法,以剐齿切削力均值、幅值以及切削热的幅值为依据优化剐齿工艺参数,并通过极差分析获知影响剐齿切削力和切削热的主要因素。结果表明,影响针齿壳剐齿加工切削力和切削热的决定因素为切削深度。 展开更多

关键词 剐齿 切削力 切削热 有限元

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基于子结构的立加床身层级优化方法

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作者 李伟光 韩林 +1 位作者 刘少帅 刘福聪 《装备制造技术》 2022年第5期17-19,26,共4页

数控机床低阶振动取决于床身立柱等基础大件,提高床身低阶固有频率是保证整机动态加工精度的重要手段之一。基于逐层优化的思想,提出面向数控机床床身结构优化和正向设计的子结构-床身层级优化方法,实现由床身局部结构动态特性指导床身... 数控机床低阶振动取决于床身立柱等基础大件,提高床身低阶固有频率是保证整机动态加工精度的重要手段之一。基于逐层优化的思想,提出面向数控机床床身结构优化和正向设计的子结构-床身层级优化方法,实现由床身局部结构动态特性指导床身整体结构优化。以立式加工中心床身为例,提取床身内部子结构特征,以其开孔形状、开孔尺寸、轮廓尺寸、筋板壁厚等为设计参数,以原首阶固有频率为约束条件,以首阶固有频率的提升为目标。利用有限元方法,获得设计参数之间的最佳匹配关系,根据优化后的尺寸关系优化原床身结构,并对新结构进行静动特性分析。结果表明:床身局部子结构动态特性与床身整体结构特性存在正相关性,优化后的床身抗变形能力有所提升,床身总质量增加2.7%,在可接受范围内;前四阶固有频率较原床身结构均有大幅提升;重点关注的首阶固有频率提升幅度也达13%,且床身结构得到了简化;提出的子结构-床身层级优化方法,对数控机床床身的正向设计和结构优化具有普遍指导意义。 展开更多

关键词 床身 子结构优化 有限元方法 静动特性

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