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现代制造工程
现代制造工程

徐大湧

月刊

1671-3133

mme666@vip.sohu.com

010-83167135

100053

北京市宣武区核桃园西街36号301A

现代制造工程/Journal Modern Manufacturing EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊重点报道传统制造技术的创新（技巧创新和决窍）和现代制造技术的最新进展、研究与生产应用成果，注重实用性，推介先进性，力促创新性，以我国机械制造技术的理论创新发展和制造企业制造现代化为己任。读者对象为机械制造技术的研究、教学、生产实践的技术人员、教师等。
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    非对称织构对YT15硬质合金刀具切削性能及其衍生切削的影响

    杨宇杨发展刘朝伟赵烁...
    76-85页
    查看更多>>摘要：为研究非对称织构对刀具的切削性能及其对衍生切削的影响,基于Johnson-Cook模型,利用有限元分别进行无织构刀具(NT)、正向非对称织构刀具(FT)和反向非对称织构刀具(RT)切削45钢的仿真分析,并进行相应的切削实验,对比分析了 NT、FT和RT的切削力、切削温度、切屑形态、衍生切削和刀具磨损等.研究发现非对称织构刀具的切削性能要优于无织构刀具,但织构的存在同时会诱发衍生切削现象,对切削性能产生一定的负面影响,加剧刀具磨损.NT、RT和FT的平均主切削力分别为601.9、196.4和419.1 N,织构刀具的切削力较无织构刀具减少了约30.4％～67.4％.结果表明,引入织构后有利于增大剪切角、降低切削力、改善刀尖温度分布和减少切屑的黏附,提高切削稳定性;但织构诱发的衍生切削会加剧织构在切屑流出端的刀面磨损,会在一定程度上影响切削温度、增大切削力,织构与衍生切削的耦合作用使得RT的切削性能优于FT.

    非对称织构刀具正反向微织构刀具衍生切削切屑形态刀具磨损

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    GH4169短电弧铣削加工碎屑颗粒特性研究

    马昕旸陈小康王恪典周建平...
    86-92页
    查看更多>>摘要：作为放电加工的产物,碎屑颗粒不仅可以反映放电间隙的状态,而且有助于了解材料的蚀除机理;因此,碎屑颗粒一直是电火花加工(放电加工)领域的研究热点.作为一种新颖、高效的电火花加工方法,短电弧铣削加工存在着排屑不畅和频繁短路等问题.基于上述问题,以碎屑颗粒作为研究对象,研究了加工后碎屑颗粒的微观形态特征,从放电能量角度出发,进一步探讨了不同的工件极性、电极材料、电压、占空比和频率对碎屑颗粒粒径分布的影响,并进一步总结了碎屑颗粒粒径分布对加工质量的影响规律,为揭示材料侵蚀机制、改善间隙排屑性能和提高加工过程的稳定性提供了指导.

    碎屑颗粒短电弧铣削加工材料蚀除机理粒径分布

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    烟草物流中心数字化车间监控系统研究

    周勇杨旭东王晋冰张磊...
    93-101,85页
    查看更多>>摘要：针对烟草物流自动化车间生产过程监控不足导致车间生产效率不高、管控难度大的问题,研究了一种面向生产过程的可视化监控方法,该方法从实体设备、车间作业流程等多方面构建具有多层级映射规则的数字孪生车间功能模型,在此基础上,建立孪生数据映射逻辑模型,搭建基于S7协议的实时数据采集传输架构,驱动孪生模型同步运行,设计并开发了数字化车间监控系统.最后通过实例验证,表明此系统能够有效集成、融合车间生产数据,实现对车间作业全流程的有效监控.

    烟草物流中心数字孪生车间数据驱动S7协议可视化监控

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    基于ANSYS的货物运送损伤分析云服务系统研究

    张星邓建新
    102-111,136页
    查看更多>>摘要：针对当前物流企业无法预测货物的装箱方案在运输过程中的货物运送损伤情况等问题,设计了货物运送损伤分析云服务系统,给物流企业提供合理、安全的装箱布局方案.首先,结合ANSYS APDL命令流编写了面向装箱方案的静力学分析程序、模态分析程序及随机振动分析程序;然后,通过Three.js三维可视化技术实现了装箱布局方案的可视化、有限元分析结果的可视化;最后,将所有功能集成到系统中,使物流企业的运输人员只需上传相应的装箱布局结果数据,通过系统的仿真分析,便能预测装箱布局的损伤情况.以实例演示了该系统功能,证明该系统能有效地指导配送人员完成安全的装箱布局.

    云服务货物运送装箱优化仿真系统可视化

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    基于RANSAC的圆拟合算法在螺纹孔检测中的应用

    尚会超韩鑫磊嵇长委彭向前...
    112-119页
    查看更多>>摘要：在视觉检测过程中,针对多残缺、多噪声圆周的拟合精度不佳的问题,提出了一种基于RANSAC的圆拟合算法.首先对图像进行边缘检测,使用基于Scharr算子的Canny算法可获得高质量的边缘分布图;使用霍夫梯度法在边缘分布图中对目标圆弧进行粗定位,并提取包含目标圆弧的点集;提取到的点集中含有大量无关边缘像素点,使用RANSAC算法剔除点集中的异常数据,得到有效样本数据构成的待拟合圆周点集;最后采用LIN算法对待拟合圆周点集进行拟合,得出最终的拟合结果.算法在椒盐噪声和曲线噪声抗干扰实验中表现优异,有着较强的抗干扰能力.已经成功应用到了螺纹孔圆周的拟合,精度和实时性均可满足实际生产要求.

    RANSAC圆拟合螺纹孔抗干扰霍夫梯度法

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    末端牵引式上肢外骨骼结构设计与运动学分析

    张凤鑫孙振兴
    120-127,158页
    查看更多>>摘要：针对上肢外骨骼关节互联性较差、智能化水平低、本体尺寸较大及制造成本较高等缺点,设计了一种结构简单、价格低廉且可批量定制的新型桌面式三自由度末端牵引式上肢外骨骼.首先,根据患者的康复功能需求,结合人体上肢的尺寸进行整体的结构设计;其次,使用有限元仿真软件Ansys Workbench对关键零/部件进行静力学仿真,优化零件刚度、强度及尺寸,从而验证外骨骼材料及尺寸的合理性;然后采用Denavit-Hartenberg(D-H)参数法建立坐标系,推导了正运动学并对末端位姿工作空间进行求解,并绘制了工作空间点云图;最后,使用Adams软件对末端牵引式上肢外骨骼进行了运动学分析.结果表明,末端牵引式上肢外骨骼结构设计合理,能够满足上肢运动功能障碍患者的康复训练要求.

    末端牵引式上肢外骨骼机器人三自由度结构设计静力学仿真运动学仿真康复训练

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    VMD结合小波包信息熵和GJO-SVM的电机轴承故障诊断

    纪京生周莉马向阳
    128-136页
    查看更多>>摘要：针对电机滚动轴承故障特征难以提取从而导致诊断准确率低的问题,提出了一种基于变分模态分解(Variational Modal Decomposition,VMD)结合小波包信息熵(Wavelet Packet Information Entropy,WPIE)的特征提取方法,并采用金豺优化(Golden Jackal Optimization,GJO)算法优化后的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)进行电机滚动轴承的故障诊断.首先,利用VMD将采集到的信号进行分解,依据局部极小包络熵筛选出最优本征模态(Intrinsic Mode Function,IMF)分量;其次,利用小波包将最优IMF分量再分解,并提取信息熵作为特征向量矩阵;最后,采用GJO算法对支持向量机中的惩罚参数和核参数进行寻优选择,建立GJO-SVM故障诊断模型,将特征向量矩阵输入金豺算法优化支持向量机(GJO-SVM)故障诊断模型中进行故障诊断.将VMD结合小波包信息熵特征提取与VMD结合近似熵特征提取进行对比试验,试验结果表明,VMD结合小波包信息熵特征提取精度提高了 2.5％,其特征提取更加优越;将金豺算法优化支持向量机(GJO-SVM)与粒子群优化(Porticle Swarm OPtimization,PSO)算法支持向量机(PSO-SVM)、果蝇优化算法(Fruit fly Optimation Algorithm,FOA)支持向量机(FOA-SVM)进行对比试验,试验结果表明,GJO-SVM其平均准确率达到99.16％,较PSO-SVM、FOA-SVM分别提高了 2.5％、3.61％.金豺算法优化支持向量机(GJO-SVM)可以更加有效提取并诊断滚动轴承故障.

    变分模态分解小波包信息熵金豺优化算法支持向量机轴承故障诊断

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    窄间隙GMAW咬边缺陷的电弧声信号特征分析与识别

    许建龙薛瑞雷吴立斌李晓娟...
    137-141,149页
    查看更多>>摘要：针对窄间隙熔化极气体保护焊(Gas Metal Arc Welding,GM AW)焊道侧壁处局部咬边缺陷检测困难的问题,提出了一种基于电弧声信号特征提取与处理的咬边缺陷在线检测方法.通过分析正常、临界咬边和咬边这3种焊接状态的电弧形态和电弧声信号特征,证实坡口侧壁引起的电弧形态变化是影响电弧声信号变化的重要因素.在此基础上采用小波包时频分析,同时引入特征类间标准差作为评价指标,确定了能有效识别3种焊接状态的敏感特征.采用Sigmoid支持向量机和五折交叉验证建立预测模型,实验结果表明该模型能较好地实现3种焊接状态的预测分类,识别准确率达到96.0％.

    窄间隙熔化极气体保护焊电弧声信号咬边缺陷时频分析

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    基于NSGA-Ⅱ的智能化电铲多目标最优挖掘轨迹规划

    陈广玲张天赐付涛王林涛...
    142-149页
    查看更多>>摘要：为实现智能化电铲实时节能的挖掘,提出了一种基于非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)的智能化电铲多目标最优挖掘轨迹规划方法.首先,通过拉格朗日方程建立智能化电铲工作装置动力学模型;然后,使用高次多项式对挖掘轨迹进行插值,将挖掘轨迹寻优问题转化为多项式系数寻优问题,最后,以挖掘时间最短及单位体积物料的挖掘能耗最小作为优化目标,以电机性能与挖掘过程中几何条件等作为约束,利用多目标优化平台PlatEMO,将NSGA-Ⅱ作为多目标优化算法,指定待优化问题的目标函数及约束函数,获取到多目标优化Pareto最优解集,基于决策偏好设置权重并根据TOPSIS法获取最优解,得到多目标最优挖掘轨迹规划结果.结果表明,优化后挖掘轨迹满足实时节能的挖掘要求.

    智能化电铲动力学模型非支配排序遗传算法挖掘轨迹规划多目标优化

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    移动机器人沿墙算法研究综述

    徐胜沙鑫美苏铭
    150-158页
    查看更多>>摘要：沿墙算法是一种局部路径规划算法,算法的全局收敛性往往优于其他传统方法.为了促进沿墙算法在路径规划领域中的研究,综述了运用沿墙算法规划路径的移动机器人的最新进展和研究成果.根据沿墙算法的避障策略与实现,将沿墙算法分为基于目标方向角的沿墙算法、基于M-Line的沿墙算法、基于最优避障方向的沿墙算法、基于历史信息的沿墙算法以及基于多算法融合的沿墙算法,并对各类算法优缺点进行总结.然而在实际环境中,由于仿真环境的理想化、行为协作机制的僵硬化及传感器的干扰性,沿墙算法在实际应用中与理论结果间存在较大差距.考虑到现有算法仍存在诸多不足,从开发适用于复杂实际环境的沿墙算法、探索更高效合理的多行为切换机制及降低实际环境中传感器噪声影响这3个方面展望了沿墙路径规划算法的未来发展趋势.

    路径规划沿墙算法移动机器人未知环境

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