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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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    基于全因子数值模拟的侧进风式滤筒除尘器流场优化研究

    蒋文政潘继生蔡沛云李怀俊...
    1-11页
    查看更多>>摘要：工业除尘器作为工业安全生产、绿色制造的重要装置，如何提高其除尘效率和降低耗能是未来产品的发展方向。针对除尘器滤筒仓核心部分，选取滤筒安装位置4、底部漏斗结构B和扰流板长度C三因素二水平进行全因子流场仿真优化实验，以过滤总流量与流量综合不均系数作为评价指标，对实验数据进行极差分析获得最优组合。仿真结果表明，改进机型相较原型机，过滤总流量提升了 4。21％，流量综合不均系数降低了 75。75％，并解决了位于进气口处的滤筒易受气流冲蚀作用与滤筒仓内存在二次扬尘的问题。根据仿真结果试制了改进机型，改进机型的实际过滤总流量测试与仿真计算得到的过滤总流量误差为0。54％，数值仿真优化方法能有效指导滤筒除尘器优化设计，有利于延长滤筒的使用寿命和提高产品品质。

    滤筒除尘器导流结构计算流体力学气流优化实机试验

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    孔径与压铆力对单铆搭接接头残余应力与剪切性能的影响

    严鸿凯余立潘泽民梅标...
    12-19页
    查看更多>>摘要：铆接是飞机结构装配的重要连接方式，飞机结构失效大多发生在连接孔处，因此对铆接接头质量进行综合评估非常重要。以单铆搭接接头为研究对象，通过有限元仿真分析与拉伸剪切实验研究了不同压铆力与孔径铆接工艺参数组合下的铆接接头孔周残余应力分布和剪切性能。有限元分析结果表明，增大压铆力可以显著扩大孔周的纵向残余压应力分布区域，并使最大纵向残余拉应力位置远离孔边缘;而孔径仅对纵向残余压应力分布区域的影响较为显著。拉伸剪切实验表明，单铆搭接结构的失效形式均为铆钉沿剪切面的瞬时断裂;在孔径为4。20 mm时采用压铆力为21 kN成型的铆接接头的剪切性能最佳，其平均峰值载荷为4。09 kN，与孔径为4。04 mm和压铆力为15 kN参数组合下成型的铆接接头相比，平均峰值载荷提升了约9。36％。增大孔径能够提高单铆搭接接头的剪切性能，但会减小孔周的纵向残余压应力分布区域，给铆接接头的疲劳寿命带来不利影响;适当增大压铆力不仅能扩大残余压应力分布区域，还能提高接头的剪切性能。

    单铆搭接接头孔径压铆力残余应力剪切性能

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    J-C本构模型参数对45钢钻削仿真结果的影响规律

    程兰兰熊良山
    20-24,109页
    查看更多>>摘要：基于AdvantEdge FEM软件建立了 45钢钻削过程的有限元数值仿真模型，通过单因素仿真试验获得了一组用标准麻花钻钻削45钢工件时的扭矩、轴向力、钻削温度和切屑形态仿真数据，并据此研究了 45钢J-C本构模型的5个参数(屈服强度、硬化模量、应变率敏感系数、温度软化系数、应变硬化指数)对钻削过程数值仿真结果的影响。结果表明，45钢J-C本构模型的5个参数对其钻削过程数值仿真结果的影响具有明显的规律性。在给定的工艺参数与工件材料J-C本构模型的5个参数的取值范围内，扭矩、轴向力与钻削温度受屈服强度、硬化模量、温度软化系数的影响较大;切屑卷曲半径的变化主要受屈服强度、温度软化系数、应变硬化指数的影响，与参数硬化模量、应变率敏感系数的关系不大。该结果对调整与优化用于钻削过程有限元数值仿真的工件材料J-C本构模型参数，获得准确的钻削过程数值仿真结果有一定的参考价值。

    钻削过程有限元数值仿真J-C本构模型参数仿真结果45钢

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    采用新编码GA的工艺规划与车间调度集成优化

    霍俊杰王志坚
    25-33页
    查看更多>>摘要：为了实现以完工时间最短为目标的工艺规划与车间调度集成优化，提出了基于新编码遗传算法(Genetic Algorithm，GA)的集成优化方法。对工艺规划与车间调度集成优化(Integrated Process Planning and Scheduling optimization，IPPS)问题进行了描述，并建立了完工时间最短的集成优化模型;设计一种具有最大柔性空间的染色体编码方法，从编码角度保证了集成优化问题的最大柔性度;根据IPPS问题特定约束改进了交叉变异方法，保证遗传操作前后均为可行解，使算法迭代均为有效迭代;进而制定了基于新编码遗传算法的IPPS问题求解流程。经Kim算例验证可知，与现有先进算法两阶段混合算法(Two-stage Hybrid Algorithm，THA)、改进蚁群算法(Enhanced Ant Colony Algorithm，EACA)和混合遗传算法(Hybrid Genetic Algorithm，HGA)相比，新编码GA在小规模、大规模生产情况下集成优化方案的完工时间均最小(分别为343、344、372、320、427及432 min)，实验结果验证了新编码GA在IPPS问题求解中的可行性和先进性。

    集成优化工艺规划车间调度全新编码最大柔性空间遗传算法

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    大部件装配中的MRE被动柔顺装置研究

    沈烨贾保国田辉田威...
    34-39页
    查看更多>>摘要：随着我国航天制造领域智能化要求的不断提升，利用工业机器人实现大部件的柔顺辅助装配对实现航天器的智能制造具有重要意义。然而在进行大部件的高精度装配时，机器人易受限于本体性能而难以弥补物理上的机械设计误差。据此，基于磁流变弹性体(Magnetorheological Elastomer，MRE)设计了一种可变刚度的被动柔顺装置置于机器人末端，并对其进行了仿真及实验测试，结果表明，升高通入电流可提高装置刚度，且装置在1 A电流差下的位移差约为20％，适配柔顺辅助装配的不同过程。

    磁流变弹性体被动柔顺装置变刚度大部件装配

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    基于改进变色龙群算法的移动机器人路径规划

    李丹丹朱石磊李仲康介百坤...
    40-45,135页
    查看更多>>摘要：针对变色龙群算法在解决移动机器人路径规划问题时算法收敛速度慢、寻优精度低和易陷入局部最优等问题，提出一种分数阶变色龙群算法。首先，在算法初始化时采用Tent混沌映射丰富种群多样性，以提高算法的全局搜索能力。其次，加入分数阶更改变色龙攻击猎物时舌头的速度更新公式，以避免算法陷入局部最优并加快算法的收敛速度。最后，采用三次B样条曲线对路径进行平滑操作，以提高移动机器人实际路径的平滑性。仿真结果表明，改进后的变色龙群算法相比于其他算法收敛速度更快，能避开障碍物，寻找到最优路径。

    移动机器人路径规划变色龙群算法分数阶三次B样条曲线

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    多自由度气动软体手部康复驱动器

    胡国旭李一青程一轩王涵...
    46-53页
    查看更多>>摘要：针对软体手部康复驱动器自由度单一的问题，提出一种适应人手运动特点的多自由度软体手部康复驱动器。通过在3个关节处配置锯齿结构半波纹管气腔，并在掌指关节位置增加双向方形气腔，分别实现手指的屈伸、收展运动。根据分段常曲率假设模型建立驱动器气腔的弯曲角度与输入气压之间的非线性关系，并通过有限元分析探究气腔壁厚、长度、间距及数目与气腔弯曲性能的关系。采用硅胶灌注成型制作软体手部康复驱动器并搭建实验平台，对其进行弯曲性能测试。特性测试结果表明，当气压为60 kPa时，驱动器收展角度为21。8°;当气压为25 kPa时，驱动器屈曲角度为254。8°，符合人体手指运动范围。

    软体驱动器康复多自由度

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    基于ISO-TW算法的多仓储机器人路径规划研究

    周小青童一飞周开俊
    54-59,143页
    查看更多>>摘要：针对当前智能仓库中多仓储机器人协同规划效率低下、动态性不足等问题，提出了一种融合改进蛇优化(Improved Snake Optimizer，ISO)算法和时间窗(Time Window，TW)模型的路径规划方法。首先，在静态规划阶段，利用考虑阻塞因素的改进蛇优化算法为多仓储机器人规划出全局最优路径，同时计算出各机器人的时间窗，从而提升仓储机器人的规划效率;其次，在动态规划阶段，通过建立的多仓储机器人时间窗模型并引入动态调节策略，以消解冲突提升算法的动态性能;最后，进行仿真及实验。仿真结果表明，ISO-TW算法相较其他算法在阻塞点数量上最多可减少27～43个，减少幅度达22。50％～31。62％(机器人规模为80个);重规划路径比重可降低39。82％～41。05％(机器人规模为40个);平均运行时长最多可缩短38～40 s，缩短幅度约为18。27％～19。05％(机器人规模为60个)。实验结果表明，ISO-TW算法较其他算法平均运行时长减少8。53％～9。23％，冲突次数减少11。63％～15。56％，能够在真实场景中实现多仓储机器人的高效协同规划。

    蛇优化算法时间窗仓储机器人路径规划

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    面向多品种零件结构的机器人自动夹持定位技术

    方凯悦王超武占魁朱雁南...
    60-64,11页
    查看更多>>摘要：针对航空航天复合材料回转体舱段内零件种类多、数量多和装配效率低等问题，提出了面向多品种零件结构的机器人自动夹持定位技术。该技术基于零件装配特征识别方法、零件柔性夹持末端以及零件位置姿态精确调整技术，可对支架类零件进行机器人自动抓取和高精度快速定位。对某典型产品装配的零件定位尺寸进行测量，结果显示零件轴向和周向定位偏差均在公差允许范围内，表明面向多品种零件结构的机器人自动夹持定位技术可为复合材料回转体舱段的数字化定位、装配和制造提供新的工艺技术手段和装备。

    复合材料调姿定位柔性装配机器人

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    基于复杂网络的复杂产品系统关键节点辨识

    谷晓燕李俊陈梦彤
    65-72页
    查看更多>>摘要：复杂产品系统具有规模大、结构复杂等特点，从系统结构的视角辨识复杂产品系统关键节点，对于"事前"定位潜在风险源具有重要意义。针对目前"事后"追溯风险源难以保证复杂产品系统可靠运行及风险管理前瞻性等问题，考虑复杂产品系统的层级结构和子系统间风险的相互影响，提出了一种可用于"事前"风险管理的关键节点辨识方法。首先依据系统结构建立复杂网络;然后，构造零模型并结合网络统计特征初步划分节点集合，在此基础上引入线性阈值模型分析节点风险传播影响力，并基于风险的动态传播特征选取关键节点;最后，采用新舟700飞机的系统结构进行实证分析。结果表明，提出的方法有效地辨识了复杂产品系统的关键节点。

    复杂网络零模型线性阈值模型复杂产品系统关键节点

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