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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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    单晶硅纳米磨削力热行为与亚表面损伤研究

    吴珍珍乔书杰韩涛王浩昌...
    80-85页
    查看更多>>摘要：纳米磨削作为实现单晶硅低损伤加工的技术之一被逐渐应用于硅片减薄中,但磨削过程中的力热行为及其对亚表面损伤形成的影响机制仍不清楚;因此,通过分子动力学仿真手段对单晶硅纳米磨削时的力热行为和亚表面损伤之间的联系进行研究.结果表明,单晶硅纳米磨削过程中切向磨削力对材料去除起主要作用,磨粒前下方区域的热量聚集和应力集中现象明显.在力热载荷作用下,非晶化和相变是单晶硅纳米磨削时亚表面损伤的主要形成机制.磨削力的增大会导致单晶硅去除过程中产生较大的亚表面损伤层,而一定的高温由于增强了单晶硅的韧性进而抑制了亚表面损伤层的形成.

    单晶硅纳米磨削分子动力学力热行为亚表面损伤

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    重型液力自动变速器行星排非线性动力学分析

    田浪涛吴怀超聂龙潘克强...
    86-94页
    查看更多>>摘要：建立了重型液力自动变速器在某挡位下行星齿轮传动系统的非线性纯扭转动力学模型,该挡位工作模式充分体现了行星排之间的复合关系,该动力学模型综合考虑了时变啮合刚度、齿侧间隙与啮合误差幅值等系统内部激励因素,在此基础上推导出系统在广义坐标下的无量纲动力学方程.采用4阶龙格-库塔法对非线性微分方程组进行求解,得到了系统的非线性动态响应.综合运用时域响应、频域响应、相平面图、系统分岔和Poincare截面研究了具体的输入转速与系统响应的关系,得出了该挡位下的合理转速.研究了复合结构导致的各级行星排之间的响应差异,发现单个行星排可以影响甚至决定整个传动系统的响应,可以此为根据指导生产制造,降低生产成本.

    重型液力自动变速器行星排非线性动力学

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    电火花多电极高效加工GH4169D闭式整体叶轮

    宋子雄周明王泽涵杨建伟...
    95-103页
    查看更多>>摘要：叶轮是飞机发动机的重要核心零/部件之一,镍基高温合金GH4169D闭式整体叶轮是其中加工难度最大的一种.传统电火花加工(Electrical Discharge Machining,EDM)闭式整体叶轮,主要受限于加工效率低,成品率低.为此,创新研发了电火花多电极多变量自适应控制系统,根据加工过程中的放电状态和加工环境,自适应调节间隙电压、抬刀周期和脉冲间隔时间,既保证了多电极同时加工的条件,又可以维持高效加工的极间加工环境.在大能量放电条件下,采用多个电极同时加工闭式整体叶轮的多个流道型面;在小能量放电条件下,通过分步加工的方法,修整粗加工后的流道型面,这样既可以提高加工效率又可以满足加工表面质量的要求.实验结果显示,在多电极粗加工中,单个流道型面加工平均用时仅需17 min,相比单电极加工单个流道型面,效率提高了 10倍左右.在多电极精加工中,叶盆和叶背表面粗糙度分别仅为1.246和1.487 μm.该结果表明了电火花多电极多变量自适应控制系统可广泛应用于闭式整体叶轮的加工制造中,具有十分重要的意义.

    闭式整体叶轮镍基高温合金电火花加工多电极自适应控制

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    复合加工机床空间误差补偿和精度提升

    吴迎春白永明沈建新
    104-112页
    查看更多>>摘要：对特殊结构的复合加工机床采用D-H和H-M方法结合的系统主法进行了运动学建模,使激光跟踪仪测量的机床空间误差便于模型参数辨识,并列出了机床理论模型的正解和机床误差模型的识别参数.在机床运动学误差模型中,以验证点的理论空间位姿为基准,根据刀具点空间位姿相对于机床坐标轴的雅克比矩阵,使用分块矩阵结合L-M算法,计算得到了验证点的坐标轴补偿值,算法收敛速度快,相对于雅克比矩阵迭代法提高了计算效率,经过坐标轴补偿后机床的空间位置误差和姿态误差平均值分别为0.004 22 mm和9.99×10-4 rad,比补偿前误差分别降低了 82.5％和16.1％,表明复合加工机床的空间位姿精度得到大幅提升.

    复合加工机床运动学模型空间误差补偿L-M算法

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    基于MFA-UNet的铜制螺纹零件外表面缺陷检测

    马涛李敬兆
    113-120,94页
    查看更多>>摘要：针对工业现场铜制螺纹零件外表面缺陷检测效率低和精度差的问题,提出一种融合多尺度特征与注意力的U型网络(Multi-Scale Features and Attention Fused UNet,MFA-UNet)模型的铜制螺纹零件外表面缺陷检测算法.首先,设计一种双路下采样模块,并行使用普通卷积和空洞卷积提升模型的特征提取能力;其次,在跳跃连接部分加入复合空间注意力模块,增强分割模型对空间信息和边缘信息的提取能力;然后,在上采样过程中加入压缩激励模块,提高模型的表达能力和特征选择能力;最后,提出一种相似度对比算法,比较分割图像和掩码图像的相似度,得到缺陷检测结果.实验表明,所提分割模型在铜制螺纹零件缺陷检测数据集上PA指标达到94.81％,MIoU指标达到93.78％;所提算法缺陷检测准确率达到98.9％,满足工业现场的使用需求.

    零件缺陷检测图像分割注意力机制相似度对比

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    基于改进Canny算子的管道GMAW熔池边缘检测

    康峰薛瑞雷刘泽庆刘宏胜...
    121-126页
    查看更多>>摘要：针对管道焊接过程中因受弧光、焊丝和电弧遮挡等多种因素的影响,致使熔池轮廓边缘难以准确提取的问题,提出一种改进传统Canny算子的熔池边缘检测算法.首先通过引导滤波代替高斯滤波对熔池图像进行保边去噪;其次在水平和竖直方向的检测基础上增加45°和135°对角线方向的梯度模板计算梯度分量;最后利用局部自适应阈值代替非极大值抑制技术的双阈值的全局固定方法完成熔池的边缘检测,同时结合形态学处理技术,提高边缘提取的抗噪性和自适应性.实验结果表明:通过不同的摆宽实验,将通过改进算法提取的熔池宽度与焊接完成后的焊缝宽度进行校验,提取的熔池宽度准确率大于95.56％,误差不超过0.3 mm,能满足熔化极气体保护焊(GMAW)熔池宽度测量精度的要求.

    管道焊接Canny算子边缘提取形态学处理

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    基于ICEEMDAN与POA-SVM的感应电机故障诊断

    刘满强吴杰
    127-137页
    查看更多>>摘要：针对感应电机定子电流故障特征提取困难,支持向量机(SVM)惩罚系数c和核函数参数g的选择对诊断结果影响较大等问题,提出一种改进自适应噪声平均总体经验模态分解(ICEEMDAN)与鹈鹕优化算法(POA)优化支持向量机(POA-SVM)相结合的感应电机故障诊断方法.首先,利用ICEEMDAN经陷波器滤除工频的定子电流获得一系列固有模态函数(IMF);然后,选取各状态信号的前7阶IMF分量并计算能量熵作为故障特征向量;最后,将故障特征向量输入POA-SVM模型得到诊断结果.通过仿真软件Ansoft/Maxwell建立电机模型来获得电流数据,诊断准确率达到了 100％,实现了感应电机的故障诊断.为进一步验证诊断方法的优越性,搭建电机故障模拟试验台来采集电流信号,结果表明,该方法在空载、半载和满载3种负载情况下诊断准确率均可达到97.5％以上,与其他故障诊断方法相比,所提方法对感应电机电气故障具有更好的识别能力.

    改进自适应噪声平均总体经验模态分解鹈鹕优化算法支持向量机感应电机故障诊断

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    激光选区熔化波形进风道结构设计仿真及实验研究

    刘森林邢飞卞宏友王海...
    138-144页
    查看更多>>摘要：在激光选区熔化增材制造设备中,风循环系统不仅起到防氧化的作用,更重要的是在成形区形成的风场可以将成形过程中金属粒子产生的黑烟、飞溅等工艺副产物带走,而这也对成形件的质量有着重要影响.基于目前南京中科煜宸RS450型激光选区熔化成形设备存在的金属粒子飞溅、黑烟残留问题,运用SolidWorks、AnsysFluent等软件对风道与整体成形仓成形区域的流道进行仿真模拟,再结合实际需求以及模拟效果提出波形进风道新型吹风结构并进行优化.通过仿真数据表明,成形过程中产生的飞溅、黑烟残留过多是由于成形区风场分布不均匀造成的.经过仿真优化,极大地改善了风场分布不均匀的情况,并通过实验予以验证.采用优化后的波形进风道结构进行试件的致密度实验,也得到极大改善.

    激光选区熔化风场波形进风道优化仿真

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    基于改进FMEA的智能制造系统可靠性与风险评估

    周倩黄佳宋明顺张月义...
    145-152,112页
    查看更多>>摘要：提出一种改进失效模式与影响分析(Failure Mode and Effect Analysis,FMEA)模型用于智能制造系统可靠性风险评估.首先基于文献法、专家访谈和鱼骨图分析法,从人、机、料、法、环(Human-Machine-Material-Method-Environment,4M1E)五个方面识别智能制造运行过程中的潜在失效模式;其次使用三角模糊数获取专家对失效模式的风险评估信息,风险因子权重由结构熵权法计算确定;最后运用模糊C均值(Fuzzy C-Means,FCM)算法划分失效模式的风险等级.此外,为了检验结果的有效性和可靠性,采用对比分析和蒙特卡洛仿真进行验证.

    智能制造系统失效模式与影响分析可靠性风险评估FCM算法

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    具有能量采集的锥形转子叶片式管道流量计

    孔佐君杨金锋
    153-160页
    查看更多>>摘要：针对基于工业物联网的管道流量实时监测存在供电困难的问题,提出了一种具有能量采集和无线通信能力的锥形转子叶片式管道流量计.首先,所提流量计的关键部件为一个四叶片转子,通过外围嵌入永磁体的转子旋转,将水流势能转换为电能,并给出了工作原理分析和发电效率计算方法;然后,为了进一步提高发电性能,在转子前端安装一个锥体(锥形转子),以产生高速水流并导向附近的叶片,并通过流体模拟分析了锥体的影响.其次,设计了对应的物联网控制单元,利用转子旋转产生的电能来检测转子的转速,并与互联网服务器进行无线通信.最后,通过实验对该流量计发电性能和测量精度进行了评估.研究结果表明,装有锥体的转子叶片前后的压力差明显大于没有锥体的转子.随着锥体直径的增大,转子产生的功率和压力差都会增大,且最高发电效率为0.074.通过测量的转速可获得流量,且满量程精度为1.2％.当流量大于0.6×10-3 m3/s时,流量计的输出功率大于10 mW,足以实现长期的无线流量监测.

    工业物联网叶片式管道流量计能量采集锥形转子发电效率

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