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机电工程技术
机电工程技术

阮毅

月刊

1009-9492

edit@china-meet.cn

020-38730145 38731502

510635

广州市天河北路663号

机电工程技术/Journal Mechanical & Electrical Engineering Technology
查看更多>>本刊创始于1971年，是中国核心期刊、《CAJ－CD规范》执行优秀期刊、广东省机械工程学会会刊、中国学术期刊综合评价数据库源刊，由广东省机械研究所、广东省机械工程学会、广东省机械技术情报站主办。本刊全面分析、报道机电工业领域的行业动态、先进技术、市场趋势及供求信息，面向中国机电企业高级管理层、企业规划和生产设计部门技术人员、产品和市场部门经理、院校师生，为机电工业领域的决策者及有关人士提供最新的管理经验与技术。
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    难变形金属复杂构件电流辅助流动-分形旋压成形机理研究

    夏琴香陈灿周昊阳肖刚锋...
    1-8页
    查看更多>>摘要：针对采用传统多道次切削及插齿工艺所制备难变形金属复杂件存在的工艺流程长、强韧性不足等问题，提出采用电流辅助流动-分形旋压工艺实现此复杂件少无切削的近净成形。以具有"差异壁厚"和"差异结构"的30CrMnSiA合金结构钢复杂构件为研究对象，分析了电流辅助流动-分形旋压成形原理;基于ABAQUS软件建立了电流辅助流动-分形旋压成形有限元分析模型，并对模型精度进行了验证;分析了电流辅助流动-分形旋压成形机理并进行试验研究。结果表明:所构建的有限元模型对电流辅助流动-分形旋压成形工艺的预测精度较高，两种工艺的最大相对误差分别为6。72%和5。63%。电流辅助流动旋压的材料呈现三向压应力状态，在成形末期坯料壁部存在较大的拉应力和拉应变;电流辅助分形成形时，变形材料的应力分布则呈现齿槽材料呈现三向压应力状态，齿顶则为径向拉、其余两向压的应力状态;脉冲电流可降低了材料变形抗力，不仅缩小了流动旋压变形区的危险区，同时也可提高分形旋压时材料向径向填充的能力，进而减弱了齿形填充不满的现象。试验结果表明，电流辅助流动-分形旋压工艺可实现难变形复杂构件的高精度高强韧性制备。

    难变形金属复杂构件电流辅助成形工艺流动-分形旋压

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    基于数字孪生的智能辊压成形专家系统构建方法研究

    吴豫席胡鑫宇任银旺张正勋...
    9-16,85页
    查看更多>>摘要：随着工业4。0 时代的到来，制造业正加速向数字化和智能化方向转型，但复杂工艺的实现仍面临数据利用率低、调试周期长、成品率不稳定等挑战。针对这一背景，聚焦辊压成形这一关键制造工艺，介绍了一种专家系统的构建方法。本研究设计了涵盖物理层、虚拟层、数据层、连接层、应用层和专家层的多维数字孪生系统，构建了支持多通信协议的网络架构，完成多源异构数据(传感器与图像数据)的采集、处理与分析，实现生产过程的精确感知。同时，利用Unity和VR技术构建虚拟车间与交互界面，结合5G通信与PLC控制，实现在40 ms延迟内的虚实双向控制，优化伺服电机协作效率。并且建立基于正交实验设计的专家知识库，通过实验分析材料与工艺参数对帽形件回弹的影响，为工艺优化提供依据。本研究显著提升了辊压成形的工艺优化能力和质量控制精度，缩短了调试周期，降低了生产成本，为辊压成形工艺的智能化转型提供了系统化解决方案。

    智能辊压专家系统数字孪生回弹预测

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    基于成形轨迹参数的变截面结构件边缘起皱影响分析

    郭俊朗刘江胡鑫宇熊自柳...
    17-21,91页
    查看更多>>摘要：柔性辊压成形带弯曲特征零部件时，板材边缘容易引发起皱，影响成形结构件的产品性能与装配。基于圆弧-直线的成形轨迹，拆分成形轨迹中的特征要素，对于直线长度、圆弧半径、腹板宽度等参数与边缘起皱现象的关系进行探究。采用ABAQUS完成32 组仿真实验，采用Python对仿真结果进行后处理，获取边缘起皱值。随后，采用斯皮尔曼相关性系数进行边缘起皱因素分析，并基于起皱因素进行回归预测。实验结果表明，凹弧半径、最小腹板宽度、凸弧半径、腹板宽度差值、最大腹板宽度与边缘起皱呈正相关关系，正相关系数分别为0。03、0。13、0。28、0。34、0。42，说明凸弧半径、最大腹板宽度更容易引起边缘起皱，最大边缘起皱一般发生在凸弧区;而板材直线长度、切线直线长度与边缘起皱呈负相关关系，负相关系数为-0。08、-0。21，切线直线长度的过渡衔接能够有效地降低边缘起皱。现有的轨迹参数对于边缘起皱的回归预测效果不佳，需要进一步补充轨迹特征，增大实验数据集。

    柔性辊压成形边缘起皱变截面斯皮尔曼相关性系数

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    基于响应面法的TC11钛合金振动热摆辗损伤预测及工艺优化

    朱宁远卢苇赖文坤
    22-27页
    查看更多>>摘要：为有效避免TC11 钛合金振动热摆辗过程中出现的材料损伤，获得对摆辗件损伤最小的工艺参数，以TC11 钛合金圆柱件作为研究对象，建立基于Lemaitre断裂准则的TC11 钛合金圆柱件振动热摆辗有限元模型，通过仿真获得TC11 钛合金圆柱件振动热摆辗损伤值，以振动热摆辗损伤值为优化目标，采用响应曲面分析法建立基于TC11 钛合金圆柱件的振动热摆辗损伤预测模型，将摆辗成形过程中的加热温度、进给速度、振动频率和振动振幅作为影响因素，分析各影响因素对振动热摆辗损伤值的影响，并进行实验验证。结果表明，各因素对摆辗件损伤值影响显著性按降序排列为:进给速度→加热温度→振动振幅→振动频率;通过对响应面损伤模型进行寻优设计，获得振动热摆辗工艺参数的最优组合为:加热温度为906℃，进给速度为4 mm/s，振动频率为49。1 Hz，振动振幅为0。066 mm。

    振动摆辗损伤预测响应面法钛合金工艺优化

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    基于Comsol的光刻模具兆声清洗换能器声场辐射仿真优化设计

    刘延星朱相宇关俊祥黎浩东...
    28-32页
    查看更多>>摘要：在光刻模具清洗中，兆声波技术展现出其独特的优势，兆声清洗能够去除小于0。2 μm的微小颗粒，且避免了空化现象可能引起的对物件表面的损伤。然而，兆声清洗换能器不同匹配层的水域声场分布差别很大，且目前鲜有关于兆声清洗换能器方面的研究。为了进一步提高光刻模具兆声清洗换能器的清洗效率，增大传入水中的声压，减小能量传递过程中的损耗，首先借鉴超声的方法对换能器整体进行了设计，然后利用有限元软件Comsol对光刻模具兆声换能器的水域声场进行了分析，采用Comsol中声-压电相互作用模块，通过改变匹配层材料和尺寸，研究了其对光刻模具兆声清洗换能器水域声压的影响规律，并基于分析结果对光刻模具兆声换能器进行了优化设计。优化结果表明，以5mm石英作为喷淋式兆声清洗换能器匹配层，其水域中的声场稳定性更好，且在传播距离为20～40 mm时有最大的声压幅值150 kPa。

    光刻模具兆声换能器匹配层水域声压

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    超声激光复合制备7075铝合金微织构表面润湿特性研究

    张存鹰王俊阳袁帅刘瑜...
    33-38,58页
    查看更多>>摘要：改变金属表面微织构特征可以改善材料的浸润、摩擦等表面特性。以7075 铝合金为对象，采用超声辅助激光加工对材料表面进行微织构制备。揭示了超声激光复合作用去除材料机理，搭建了超声激光复合加工试验平台，设计了超声激光复合加工材料表面微织构的单因素试验，并通过表面形貌分析仪获得表面微观形貌和表面轮廓曲线等，通过接触角测定仪取得不同参数下加工表面的水接触角。试验结果表明:超声辅助作用对激光加工表面的微观形貌产生了改变，表面加工图像的面积、体积和深度均得到增大。对超声激光改性后的金属表面接触角进行分析，获得了激光参数、超声参数等对加工表面润湿性的影响规律:接触角随着激光功率和超声振动幅值的增大而增加;随激光脉冲频率和激光扫描速度的增加呈现先上升再下降。

    声表面波超声辅助振动激光加工谐振频率润湿性

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    腔镜手术机器人系统远心机构设计及运动学分析

    陈传宝刘新雨武一凡朱胜强...
    39-43页
    查看更多>>摘要：远心机构是腔镜手术机器人系统中的一个重要部件，影响系统整体的运动性能和系统其他部件的选择，通过腹腔镜手术的临床需求，对远心机构的设计准则进行分析，设计一款基于双平行四边形结构的远心机构。该机构使用双同步带传动，并对传统的四连杆机构进行优化设计，使其承载能力更强，且弥补了双同步带传动机构末端定位精度不高的问题，同时对横滚关节、摆动关节和平移关节的机械机构和实现形式进行设计。并研究远心机构的运动学特性，包括求解正逆运动学、速度雅可比变换矩阵和工作空间分析。通过以上计算和分析可以证明所设计远心机构的正确性和机构末端的稳定性，且横滚和摆动两个自由度都在±60°之间上下运动，满足设计要求，表明该远心机构能够满足微创手术相关技术的要求。

    腔镜手术机器人远心机构优化设计运动学分析

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    三自由度外骨骼机构设计及运动学分析

    崔恒基尹智健赵云鹏赵允豪...
    44-48页
    查看更多>>摘要：因脑卒中引起的上肢瘫痪患者近年逐渐增多，专业康复医师数量不足，难以满足患者的康复需求。设计一种三自由度康复外骨骼机构代替康复医师对患者进行上肢康复训练，提高了对患者进行康复训练的效率及稳定性，可以实现肩、肘、腕各个自由度的运动。在结构设计中，肩部和肘部的驱动部分采用齿轮减速和绞盘减速的二级减速，提高了传动的灵活性和适应性;腕部传动部分采用平行四边形和同步带结合的平行四边形机构，将平行四边形机构的远心点与腕部转动中心重合，满足腕部的转动需求，提高腕部运动的协同性。基于D-H参数法对外骨骼机构进行运动学分析，建立正运动学方程描述外骨骼机构的运动，对正运动学方程进行逆运动学反解，并建立外骨骼机构的雅可比矩阵描述外骨骼机构的速度。在MATLAB软件中基于蒙特卡罗法对外骨骼工作机构的空间进行仿真分析，通过仿真得到的点云图验证机构设计的可行性和合理性。

    康复外骨骼机构运动学工作空间仿真

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    一种变刚度软体夹爪的设计与研究

    许航潇江励汤建华李尹军...
    49-53页
    查看更多>>摘要：设计了一种变刚度软体夹爪。通过改变软体手指实际长度的方式来实现刚度的变化。分析了软体机器人特别是相关变刚度软体夹爪的研究，分析了其原理和驱动方式，以及各自优劣和适用环境。夹爪本体选择硅橡胶材料，软体手指的驱动方式为气动，然后通过Abaqus有限元仿真模拟，验证了软体手指的设计可行性。随后，进行了实物抓取测试证明其良好的适应性。最终仿真结果表明，所提出的变刚度软体夹爪保留了软体手指本身的柔顺性和灵活性，同时刚度变化效果良好。它对不同质量的物品具有良好的适应性，在抓取复杂易碎物品时具有较高的安全性，应用潜力广泛。

    变刚度实际长度软体夹爪设计仿真抓取

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    基于机器视觉的SCARA机器人动态抓取应用研究

    郭付龙李婵何善印郑泳洋...
    54-58页
    查看更多>>摘要：机器视觉技术应用于工业机器人系统能够增加机器人的智能性，使其能够更加灵活、精准地应对复杂的制造任务。基于机器视觉的工业机器人系统集成应用是企业实现数字化转型、智能化必然途径。针对流水线上传送带不停机，机器人动态跟踪目标物体抓取作业的特点，研究了机器人在视觉引导下动态跟踪目标物体、实现动态抓取的过程。以某SCARA机器人及视觉系统为例，提出了基于机器视觉的机器人动态抓取系统，该系统能够实现目标物体的传输与识别，目标位置的计算与定位、机器人的跟踪与抓取。在此基础上搭建了应用硬件平台，详细介绍了设备参数配置、手眼标定、动态跟踪参数设置的原理及过程，设计了目标物体动态跟踪及抓取的流程。最后通过口罩分装案例验证了该应用系统的可行性，为机器人流水线动态抓取作业提供了参考依据，对提高流水线生产效率和实现企业智能化升级具有较高的实际应用意义。

    机器视觉SCARA机器人手眼标定动态跟踪

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