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[硕士论文] 郑启航
机械工程 浙江工业大学 2017(学位年度)
摘要:目前长尾夹装配以手工为主,还没有长尾夹连续自动装配系统。因此本课题自主研发了一套长尾夹自动装配系统。通过力学和仿真分析对该系统的关键技术进行研究,完成软件和硬件的开发,实现了长尾夹高效自动装配。该装配系统的研发对文具企业的发展具有重要意义。
  (1)阐述了自动装配技术的发展趋势以及长尾夹自动装配技术的研究现状,调研了目前长尾夹半自动化装配的研究成果,提出了长尾夹自动装配系统及关键部件的设计方案。
  (2)概述了该装配系统整体结构的设计,并详细分析了若干机构的结构特点和设计要点。通过反复实验找出影响装配效率与装配成功率的因素,并针对这些影响因素进行分析。首先设计了新型的上下料顶开机构,有效的提高了上下料的成功率。其次设计了曲柄滑块驱动机构代替了气缸驱动,大大减少了由驱动机构所带来的冲击力和震动。
  (3)开发了基于S5PV210的长尾夹自动装配控制系统。首先根据控制需求设计了总体控制方案,并详述了硬件设计和软件设计。硬件设计包括CPU外围一些基本电路的设计与电机驱动电路设计。软件部分是LINUX环境中基于QT的交互式界面设计。
  (4)搭建了长尾夹自动装配系统单元平台,并进行调试。首先对上料和卸料机构进行了位移的测量,并通过位移曲线分析了其速度与加速度的变化情况。其次在不同电压下对其工作效率与装配成功率进行测试,得出了不同电压下的工作效率以及装配速度对把手装配成功率的影响。
  综上所述,经过对装配系统的关键机构的研究及改进保证了系统的可靠性,提高了装配的效率与成功率,达到了预期效果。若将本长尾夹自动装配系统进行应用推广,将很好的满足实际装配需求,可完全替代人工装配,降低了企业的生产成本。
[硕士论文] 陈剑箫
机械制造及其自动化 哈尔滨工业大学 2017(学位年度)
摘要:随着我国航天事业的迅速发展,对火箭质量的要求也日渐提高。动力系统是火箭的核心,而运载低温电磁阀作为动力系统的重要组成部分,其内部线圈缠绕质量的高低直接关系到动力系统运行时的性能。
  运载低温电磁阀中的线圈利用其产生的电磁力,吸动阀芯,从而达到换向或者通断的作用。线圈绕制过程中的各类故障包括断线,乱线,张力过大等,都会造成运载低温电磁阀在工作过程中出现失效,灵敏度下降等问题,该类线圈都必须报废。因此在运载低温电磁阀线圈的生产过程中,线圈缠绕的质量尤为重要。然而,目前运载低温电磁阀线圈的绕制,主要采用人工绕线的方式,手动安装空线圈,人工通过手摇绕线机完成线圈缠绕,最后进行线圈电阻测量,进而检验线圈是否合格。这种电磁阀线圈绕制方式,一方面由于人工绕线速度较低,导致生产效率很低。另一方面,人工绕线会产生断线,排线不紧密,张力过大导致阻值太大或太小等问题,线圈绕制的质量无法保证。因此,需要研制一套能自动进行运载低温电磁阀线圈缠绕的设备来保证线圈绕制的效率和可靠性。
  本课题在对线圈绕制过程进行分析的基础上,针对直径在0.28~0.41mm的漆包线,宽度和直径在18.5~48mm和18~24mm的线圈骨架,完成一台运载低温电磁阀线圈自动缠绕设备的研制,用于指定型号线圈的绕制。该设备的主要结构包括绕线机构,排线机构,张力控制机构,同时利用计算出的排线控制算法,规划运动规律,并将STM32作为控制芯片,完成整套自动绕线设备的控制。整个设备实现运载低温电磁阀线圈缠绕过程的自动供线、自动缠绕、自动拨线密排、张力自动控制、手动微调等功能,能够适用于多品种、不同漆包线的运载低温电磁阀线圈组件生产。同时,开发出一个人工操作界面,方便人工操作以及绕线状况的实时监测,最终提高生产效率与产品质量。
  根据线圈特性和技术要求,完成了整套线圈自动绕线设备的研制,包括结构的设计和改进,排线控制算法的研究及设备的调试,最终完成了指定型号低温运载电磁线圈的绕制,达到了技术要求。
[硕士论文] 卞汉建
机械工程 江苏科技大学 2017(学位年度)
摘要:船用柴油机是典型的复杂产品,具有体积大、结构复杂、零部件多等特点,与传统产品装配相比具有装配精度高、装配过程以手工作业为主的特点,其装配过程在整个制造过程占据了很大的比重。目前,国内船用柴油机装配工艺设计普遍采用二维设计制造模式,其信息传递依赖二维图样进行,现场工人需要大量时间来理解图纸上的信息,带来返工率高、生产效率低下的问题。因此,进行基于 MBD的船用柴油机装配信息定义技术研究对改变我国船用柴油机研制模式具有促进作用,同时也支撑现代制造技术的发展。主要的研究内容与成果如下:
  (1)根据装配模型在装配不同阶段信息表达需求的问题,采用全新的信息定义方法,将船用柴油机装配模型分为工程MBD模型和工艺MBD模型。分析了装配MBD数据集以及在不同制造阶段下的功能,并对其信息内容进行分类组织,改变当前设计过程信息传递的模式,提高三维装配工艺设计的效率,同时对改进现有设计制造模式具有重要促进作用。
  (2)针对现阶段船用柴油机装配 MBD数据集定义缺少三维数字化定义应用规范的问题,建立MBD技术应用框架,并在充分理解现有MBD技术标准的基础上,结合船用柴油机装配信息定义的实际需求,建立指导该类产品制造的MBD技术应用规范体系。
  (3)针对船用柴油机三维装配工艺设计的信息组织需求,研究了装配工艺信息模型的对象化建模。根据产品三维可视化装配工艺设计,在集成环境下构建产品的装配工艺设计功能模型,并对其蕴含的信息要素进行了详细分析;根据现场可视化要求,构建以MBD技术为工艺信息载体的信息表达机制。
  (4)在理论分析的基础上,根据船用柴油机装配工艺设计过程中信息定义的实际需求,开发了一套装配信息数字化定义系统。该系统在三维装配工艺规划与仿真平台下运行,以某型柴油柴油机缸盖部件的装配工艺设计为例,对装配信息定义系统验证了其实用性以及可靠性,为以后该类产品的三维设计制造模式奠定了基础,也为MBD技术的应用做了有益的探索。
[硕士论文] 孔祥臣
机械工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:随着科学技术的不断发展,复合材料缠绕制品以其优异的性能,越来越广泛的应用到各个领域。在复合材料缠绕成型工艺中,经研究发现,加热固化比常温固化的制品强度至少可以提高20%~25%,并且加热固化可以使固化反应比较完全,大大提高了化学反应速率,减少固化所需要的时间,缩短了整个生产周期。因此,对复合材料缠绕制品热固化工装的设计和研究,具有一定的理论意义和实践应用价值。
  从现有的复合材料缠绕制品工装存在的不足出发,对复合材料缠绕制品热固化工装进行了设计,本论文主要完成以下几个方面的研究:
  (1)对复合材料缠绕制品热固化工装进行设计,根据其工装的基本要求,设计一套工件轴距可调、各工件各自围绕自己的轴心自转且单一动力的复合材料缠绕制品热固化工装。以solidworks为设计平台,对此工装进行三维实体模型的建立。
  (2)当进行轴距调整时,对平面螺纹螺旋副进行了受力分析,求出旋转所需要的力。同时,在对张紧机构的运动轨迹分析中,分别对单个张紧轮和两个张紧轮的运动模型做了简化,建立了张紧弹簧机构带动链条径向移动的距离b与伸缩臂移动距离a的一种函数关系,借助matlab绘制张紧机构的运动轨迹曲线图,对运动轨迹进行了对比分析,得出两个张紧轮移动的距离可以比单个张紧轮移动的距离缩短100mm,有利于弹簧的选择,并且可以有足够的空间来布置张紧机构。
  (3)利用有限元分析软件ANSYS Workbench对复合材料缠绕制品工装的关键零部件进行有限元分析,静力学的结果表明结构的应力和应变都在许用范围之内。
  (4)对复合材料缠绕制品热固化工装的电气控制系统进行设计,包括核心控制元器件的选择、控制电路图的绘制、Modbus-ASCII通讯协议的介绍和控制核心各个功能程序块的编写。主要实现了基于RS-485的PLC与VFD-B系列的变频器通讯控制,并且采用触摸屏进行人机界面的交互,实现了对旋转速度的数控化。
[硕士论文] 张開
机械工程 中北大学 2017(学位年度)
摘要:随着科学技术的飞速发展,复合材料兼具多种材料优良性能的特性在世界上被广泛的开发,逐步应用到航天、军事等多种领域。在复合材料制品的成型质量中制造工艺与材料性能具有同等地位。与以往外固化成型方法不同,热芯缠绕工艺采用加热管在芯模内部通入高温水蒸汽的方法将复合材料的缠绕与加热固化两道工序同步化,有效的减少设备和占地面积、降低工人操作的复杂性,提高了成型效率,使复合材料实现了边缠绕边固化的一体化成型。
  复合材料缠绕制品中环氧树脂的使用频率很高。环氧树脂是热塑性材料,固化中需控制的温度特征参数很多,温度的精准控制是关键。当前温控中最突出的问题是加热时芯模轴向温度分布不均匀,这与芯模内部加热管道的结构存在直接关系:高温水蒸汽在芯模内部进行循环时,在封闭式尾部处对流效果不理想和存在流量、温度损失,使得复合材料在成型过程中首尾受热不均匀,可能存在应力变形、分层等现象。而且圆形导气孔口附近的芯模外表面温度等温线呈同心圆分布,内外温差较大,导致此处的壳体局部更易分层。
  针对以上问题,本文介绍了常用缠绕设备和复合材料壳体成型质量影响因素,建立了芯模内部加热管道蒸汽物理模型。基于流体分析软件FLUENT用二维模型对水蒸汽在加热管中的流场分布进行仿真,根据仿真速度云图和节点图分析了导气孔处的蒸汽速度与入口蒸汽流速以及加热管道结构之间的关系。根据分析结果对加热管改进,并对优化前和优化后的芯模管道进行了三维热流耦合:结果显示优化后的芯模内表面上的温度分布能满足预期要求,同时表明研究中温度轴向分布不均匀的因素是流量。最后,针对导气孔处芯模温度同心分布温差较大问题,运用射流理论分析了圆孔口不利于蒸汽扩散的原因,分析结果显示矩形孔是更理想的孔口形状。
[硕士论文] 李聪
机械工程 江苏大学 2017(学位年度)
摘要:随着生物医疗器械和微机电系统的迅猛发展,产品的精密化和微型化成为了工业制造发展的一个重要趋势,而在精密微器械的制造过程中离不开异种轻质材料的耦合使用,因此微制造业迫切需要可以连接异种箔板材料的高效微连接技术。本文结合激光冲击成形技术和无铆钉铆接技术提出了一种激光间接冲击金属箔板剪切微铆接新工艺,旨在实现微尺度下同种或异种金属箔板的连接,以扩大基于材料塑性变形的连接技术的应用范围。本工艺采用脉冲激光代替传统微冲头,利用软膜作为冲击压力的传递媒介,结合微细电火花加工的微凹模完成微尺度下金属箔板的铆接过程。本文从基础理论、可行性分析、工艺参数三个方面对激光间接冲击金属箔板剪切微铆接工艺进行了研究:
  首先,研究了激光与物质之间相互作用产生等离子体的机理,确立了冲击波峰值压力的数学模型;讨论了软膜和工件之间的阻抗匹配;探讨了高应变率下材料的塑性变形屈服条件;研究了传统剪切铆接技术中连接点的形成过程和连接机理。
  其次,进行了激光间接冲击金属箔板剪切微铆接工艺的可行性实验研究。实验结果表明:单次脉冲下无法形成较大内锁,需要使用多次脉冲激光并结合适中的激光能量才能解决该问题;材料组合总厚度与模具深度之间存在匹配关系,随着总厚度的增加,能够使其形成较大内锁的模具深度也相应增大;本工艺更适合连接上板厚于下板的材料组合;在可形成内锁的激光能量区间内,随着激光能量的增大,两层金属箔板之间的内锁尺寸逐渐增大,而上层箔板的最小厚度逐渐减小;相同的板厚条件下,Al/SS材料组合的拉伸强度最高,约为Al/Cu与Cu/Cu材料组合的三倍;另外,Cu/Cu、Al/Cu、Al/SS三种材料组合经过拉伸剪切实验后的失效形式各不相同,分别为:下板部分剪切、完全脱扣以及上板部分剪切。
  最后,采用脉冲激光能量更大的激光器验证了该工艺在连接较厚箔板时的适用性,改进了激光间接冲击金属箔板剪切微铆接工艺的实验系统,研究了新系统中工艺参数对金属箔板连接效果的影响,通过拉伸剪切实验探讨了内锁尺寸和上板颈部厚度对拉伸强度及其失效模型的影响,通过纳米压痕实验测试了连接点处上下层金属箔板纳米硬度的变化。实验结果表明:吸收层厚度对箔板的材料流动和内锁的形成有很大影响,实验中可根据所使用激光能量的大小来选取最优的吸收层厚度;相比其余厚度的软膜,厚度为100μm的软膜更适合激光间接冲击金属箔板剪切微铆接工艺;在单层板厚小于200μm的范围内,本工艺的最优模具深度可由近似80%的上板厚度与下板厚度相加得到;连接点的拉伸强度及其失效模型都取决于内锁尺寸和上板颈部厚度,连接点只有同时具备较大的内锁尺寸和较大的上板颈部厚度才能具有较高的连接强度;经过激光冲击后连接点处的材料纳米硬度都有所提高,且材料塑性变形程度越大的区域其相应的纳米硬度越高。
  本文研究为微尺度下金属箔板的连接提供了新途径并为进一步应用奠定了理论基础。
[硕士论文] 张东赫
材料工程 哈尔滨工业大学 2017(学位年度)
摘要:电磁铆接技术是近些年来新兴的铆接技术,这种技术是通过储存在电容里的电能产生电流放电,放电的电流通过线圈,在线圈周围会产生变化的磁场,而驱动片处于变化的磁场中则会产生感应电动势,最后驱动片与线圈之间产生涡流斥力这样的原理来工作。电磁铆接的过程是瞬时冲击载荷打击铆钉,铆钉在遵照材料的动力学的特性发生了塑性变形,电磁铆枪则是这种工艺在实际生产中的应用设备。电磁铆接技术在国外已经被广泛的应用了,尤其是航空航天领域。国内电磁铆接技术由于发展较晚,仍处在探索阶段,因此设备仍存在铆接力不足,后坐力较大,铆枪笨重不方便等问题。
  本文首先介绍了电磁铆接技术在国内外的发展现状及电磁铆接设备在工作时的工作原理,分析了国内现阶段一些电磁铆枪存在的问题,并对已有的电磁铆枪进行分析总结,深入探究其特点及优势。
  将放电回路等效为双回路放电模型,通过理论分析计算出放电电流;通过提取磁感应强度而进行磁压力计算;分析应力波的传播方式;分析质量块弹簧阻尼系统的基本原理,从而设计后坐力减震系统。
  利用松散耦合的方法对铆枪工作的整个过程进行模拟,利用ANSYS数值模拟软件建立电磁场模型,通过建立电流密度进行加载分析。并将电磁场模型结果做为边界条件,在LS-DYNA模块中,建立铆钉变形分析模型及后坐力分析模型。对电磁力在驱动片上的分布及铆钉的变形规律进行分析。通过调整电压,电容,驱动片厚度等参数来实现电磁铆接的最优参数。为电磁铆枪的设计提供依据。
  使用solidwork软件对电磁铆枪进行三维造型,根据数值模拟和理论计算的结果设计并加工制造了轻量化电磁铆枪,经过试验调整铆枪的各个参数,使铆枪的重量和铆接力达到最优参数。组装后铆枪整体的质量为2.8 kg,操作人员可以手持加工;可成形Φ6mm高强度的铝合金铆钉;使用了压电石英力传感器对电磁铆枪的后坐力进行了测试,在能够打击Φ6mm高强度的铝合金铆钉的情况下,测量得铆枪的最大的平均冲量为3N·S,远远低于国家对于操作人员后坐力的要求标准的9.8 N·S,因此对操作人员的安全和健康不会产生任何影响。
[硕士论文] 蒋翼
机械工程 湖南大学 2017(学位年度)
摘要:随着轻量化发展的需求以及复合材料技术的发展,碳纤维复合材料在航空航天、汽车等领域得到了广泛的应用,但碳纤维复合材料的加工以及与铝合金等轻质合金的连接成为其工业推广应用的瓶颈。针对碳纤维复合材料加工的难题,本文利用皮秒激光对碳纤维复合材料进行加工,基于搭建的皮秒激光切割系统,对碳纤维复合材料去除以及1.5mm厚碳纤维复合材料板切割进行了试验研究;针对碳纤维复合材料与铝合金连接的难题,本文提出无铆钉自冲铆连接新工艺,并基于设计的无铆钉自冲铆模具,对1.5mm厚碳纤维复合材料板和2mm厚5A06铝合金板进行了连接试验,具体包括以下内容:
  (1)介绍了碳纤维复合材料加工的难点以及皮秒激光加工技术的特点和应用,阐述了激光切割碳纤维复合材料和皮秒激光加工的研究现状,搭建了皮秒激光切割系统,并对皮秒激光与材料相互作用机理进行了阐述。
  (2)分析了碳纤维复合材料去除过程中热影响区的产生机理,并采用单一变量的试验方法,探究了表层碳纤维排布方向、平均功率、重复频率、扫描速度对热影响区宽度的影响规律,得到了优化的工艺参数。
  (3)介绍了激光切割质量的评价标准,分别研究了重复切割次数、切缝宽度对切割深度和热影响区宽度的影响规律,对1.5mm厚碳纤维复合材料板进行切割试验,获得了无明显热影响区的切割试样。
  (4)提出了无铆钉自冲铆连接新工艺,通过分析接头结构的几何关系,设计了连接模具的基本参数,采用皮秒激光对碳纤维复合材料板进行预制孔切割,然后利用模具将碳纤维复合材料板与铝合金板进行无铆钉自冲铆连接,得到了接头成形良好的连接试样,并对试样进行了剪切性能分析,验证了无铆钉自冲铆连接新工艺的可行性。
[硕士论文] 李春平
材料加工工程 南昌大学 2017(学位年度)
摘要:汽车轻量化是汽车制造商当前以及未来发展的重点和主题,而汽车的传统用钢已不再适用于该主题,必须开发轻质合金和其它先进材料,当前轻质材料有铝合金、镁合金以及碳纤维材料等。铝材在汽车的应用上面临许多新的技术难题,自冲铆接是一种冷成型的连接方法,可以将铝合金等材质形成可靠的连接。然而,当前自冲铆接技术在我国汽车制造业中的研究和应用才有了初步的进展,影响自冲铆接接头质量的参数众多,但各个参数对接头质量的影响程度有待研究。
  本文以2mm厚度的AA5182-O铝合金作为半空心铆钉自冲铆接试验的研究对象,通过正交试验设计方法实现工艺参数的优化,并分析了铆模形状(平底铆模 A、凸台铆模 B和 C)对自冲铆接接头力学性能的影响,研究了自冲铆接的疲劳性能,同时对自冲铆接力学性能与电阻点焊力学性能作了比较。具体如下:
  (1)以AA5182-O铝合金作为实验对象,采用正交试验设计方法,考虑铆模形状,预压力和铆接力三个因素,运用极差方法和方差方法分析了不同参数下的自冲铆接接头截面的自锁量、底部厚度、铆钉张开度、接头拉剪强度和十字拉伸强度的实验数据,结果表明:在三个因素中铆接力对自锁量的影响最大,但与自锁量不成相关性;而铆模形状对其影响次之,铆模凸台高度与自锁量成反比,铆模形状对接头拉剪强度和十字拉伸强度有显著的影响。在该基础上,获得了最佳的工艺参数。
  (2)在相同的预压力和铆接力,研究不同的铆模形状对自冲铆接接头的力学性能的影响。从拉剪和十字拉伸强度性能稳定性来看,平底铆模的最好。通过三种不同铆模的接头截面硬度测试发现,围绕着铆钉周围的材料塑性变形最大,而且铆模C对铝合金板材的变形影响最大。
  (3)对自冲铆接接头进行了疲劳实验,结果发现接头疲劳失效方式有三种分别是铆钉从下层板拔出、下层板断裂和上层板断裂。
  (4)对同种铝合金板材的自冲铆接和电阻点焊的力学性能进行比较,发现自冲铆接接头的拉剪强度、十字拉伸强度和剥离强度都要强于点焊接头,各个强度分别是点焊的1.27倍、1.37倍和1.68倍。而且自冲铆接接头的吸能高于点焊,更具有韧性。
[硕士论文] 陈乾
机械工程 湖南大学 2017(学位年度)
摘要:电磁铆接是利用电磁能转化为机械能来完成铆钉变形的一种新型铆接工艺,能解决大直径铆钉和高屈强比材料铆钉铆接时铆接力不足的问题。该技术已经在航天航空中广泛使用,也必将在汽车业中逐渐推广。本文基于电磁铆接技术的潜在应用前景,针对2A10铝铆钉和Q235普通碳素钢铆钉,进行电磁铆接数值模拟和工艺试验研究,对比分析了电磁铆接和普通压铆结构铆钉微观组织形貌、接头力学性能以及剪切和疲劳断口。
  首先,采用有限元分析软件ANSYS以及ABAQUS,分别建立电磁铆接过程中电磁场和结构场的松散耦合模型以及力场和温度场的顺序耦合模型。研究结果表明冲头速度和模拟结果误差较小,铆钉变形可分为钉杆的整体膨胀和镦头的局部镦粗,磁压力和放电电流呈现相同衰减分布的变化趋势,且等效磁压力沿着驱动片径向分布不均,在驱动片半径四分之三位置磁压力达到峰值。
  其次,为了研究2A10铝铆钉和Q235普通碳素钢铆钉电磁铆接结构(EMR)和普通压铆结构(RPR)的微观组织形貌和力学性能,对两种铆接结构进行了力学性能测试和微观组织以及断口分析。结果表明两种铆钉材料的 EMR结构的最大剪切和拉脱载荷均高于RPR结构。Q235碳素钢铆钉EMR结构的疲劳寿命在多种应力水平下均比RPR结构高。微观形貌显示EMR墩头变形比RPR墩头变形更加剧烈,EMR墩头大部分区域的硬度值高于RPR。
  最后,为了探索在中、重型载货车车架的装配中以铆替螺的可行性,提出多种以铆代螺替换方案,研究了螺栓结构和多种铆接结构的连接强度和疲劳寿命,并进行连接结构轻量化及成本分析。研究发现2×Φ5钢铆钉结构相比螺栓结构提升38.5%的抗剪性能,同时抗疲劳性能也远好于螺栓连接。此外,铆接结构可实现连接件的大幅度减重和降低成本,具有实际应用前景。
[硕士论文] 张壮
材料工程 华中科技大学 2017(学位年度)
摘要:多向管接头广泛应用于高层建筑、桥梁、大型海洋平台等工程结构中,而对于这些复杂的多向管接头,目前的成形方式是整体铸造,而各管相贯部分因厚壁大易产生缩孔、缩松等缺陷,很难制造出满足要求的多向管接头,因此急需开发新的方法来获得高性能的多向管接头。
  本文采用3D打印技术,旨在研制出多向管接头复杂空间曲面3D打印工艺;探索打印工艺参数对堆积成形尺寸的影响;实现复杂相贯线的拟合;归纳总结等层厚平面切片算法;完成打印路径模拟并对打印的多向管接头进行组织及力学性能分析。因此,本文的研究对3D打印在建筑结构领域的应用有极大的促进作用。
  首先,研究了3D打印过程中送丝速度、焊接速度对单道多层堆积成形尺寸的影响,分析了堆积尺寸的均匀性及表面成形质量。送丝速度在1.8m/min~5.2m/min和焊接速度在0.2m/min~0.6m/min时,堆积形貌良好,无下淌不连续现象。在堆积电流120A、电弧电压20.1V、送丝速度4.2m/min、焊接速度0.5m/min下,堆积高度、宽度变化最小,尺寸均匀性最好。建立堆积截面轮廓的数学模型,确定了多道多层堆积截面轮廓余弦拟合度最高。
  然后,根据多向管接头三维模型,综合分析了多向管接头间四种空间曲线情况,并对这四种类型进行了相贯线拟合、等层厚平面切片算法、打印路径模拟。根据模拟路径的准确性进行各空间曲线管接头的电弧增材制造快速成形,并对各类型管接头的尺寸进行误差分析。最终实现了多向管接头的3D打印成形,且打印的尺寸精度在预期的范围内。
  最后,在多向管接头上取样进行组织及力学性能试验,通过试验得其组织为大量细小均匀的铁素体和少量的珠光体。平均抗拉强度为560MPa,高出标准值12%;平均屈服强度为420MPa,高出标准值45.8%;平均断后伸长率为27.65%,高出标准值25.7%;平均冲击吸收功为147J,高出标准值145%。
  同时也对其试样进行断口扫描,发现呈韧窝状型的韧性断裂,试验数据表明电弧增材制造多向管接头的组织及性能符合建筑接头使用性能要求。
[硕士论文] 秦锴
机械电子工程 华中科技大学 2017(学位年度)
摘要:装配序列规划是装配工艺设计的基础,产品装配序列的变化会导致装配工艺的调整和装配生产线的变动,进而影响产品的装配质量。装配序列规划是一个组合优化问题,具有强约束、多目标和计算量大的特点。当零件数量增加时,问题的解空间变得非常复杂,求解难度呈指数级增加,甚至难以找到问题的可行解。针对上述问题,本文根据拆卸指导装配的思想,提出了一种基于拆卸层级法的可行序列生成方法。在此基础上,提出了一种高效的改进和声搜索算法。具体内容如下:
  首先,利用拆卸指导装配的思想生成可行序列。为提高可行序列的生成效率,提出了一种拆卸层级的分类方法。再将拆卸层级逆向输出以生成可行序列。通过实验,证明了拆卸层级法可以100%生成可行序列,与普通随机法相比,拆卸层级法生成的序列质量好且分布更为集中。
  其次,提出了一种改进和声搜索算法来求解装配序列规划问题。在初始化阶段使用拆卸层级法生成的可行序列来初始化和声库,免去了算法搜索到可行序列的复杂过程。在新和声生成阶段,通过可行邻域搜索或优先关系保留交叉操作最大程度地保留算法搜索过程中的有效信息。通过与四种常用算法的对比可发现,在求解能力上,本文方法以最大概率求得最优解,特别是在求解零件数量较多的止流阀算例时,仅本文方法可以求得最优序列;在求解速度上,本文方法最多能减少84%的迭代次数和71%的计算时间。
  然后,将本文方法应用于国内某船舶企业的全回转推进器的装配序列规划中。通过两个关键部件的装配序列求解,验证了本文方法在实际应用中的可行性。
  最后,对全文工作进行了总结,针对本文研究中有待完善的内容进行了讨论,并对未来可开展的工作进行了展望。
[硕士论文] 曾旭辉
机械工程 华中科技大学 2017(学位年度)
摘要:本文在已有的折弯加工工艺算法的基础上,提出了将数据库技术运用在折弯机数控系统上,实现最小试折次数下的高质量折弯工作。该系统控制软件运行在 Linux操作系统平台上,整个上位机软件采用 C++语言,在 Qt上进行开发的,整个软件运行在Linux操作系统上。
  本论文先从折弯机机械结构和工作原理着手,分析研究了折弯加工的工艺算法,得到了理论折弯上模下压量h,理论算法得到的下压量h有丰富的理论分析和理论知识,在实际使用中这些理论知识、方法还是不能满足自由折弯的工艺参数的要求,要进行很多次的试折,才能得到最优的折弯工艺参数。所以,本文提出借助于数据库的技术,实现最小折弯次数下的一次折弯成型的目的。就折弯机在国外和国内的发展状况提出加入数据库技术构建液压折弯机专用数控系统的整体方案。接着介绍数据库技术以及数据库技术是如何运用在液压折弯机数控系统上的,并详细讲解了如何利用数据库技术,在折弯参数发生改变时,根据已有的已知条件数据,如何快速并准确得到上模滑块下压量h。
  接下来的章节,结合数据库技术,提出了插值算法,查询参数临近的值利用插值算法拟合出最接近最准确的下压量h。最后,基于数据库技术构建数据库管理系统,融入折弯机数控系统上,用于折弯机的特殊工艺加工。本文设计与实现的液压折弯机数控系统,安装在泉州闵安机械制造公司设计的液压折弯机上,通过实验的方式对折弯产品进行测量,对比发现设计的方案能满足一次折弯成功的目的。
[硕士论文] 陈亚雷
机械工程 华中科技大学 2017(学位年度)
摘要:数控机床的装配质量是影响数控机床质量的关键因素,装配质量的优劣很大程度上决定了数控机床的加工性能。机床直线进给系统装配误差会引起进给系统的运动精度损失、磨损加速和工作台位置波动,严重影响进给系统的动态性能,因此,对直线进给系统的装配质量进行评价有重要意义。
  本文主要针对直线进给系统装配质量快速测评方法进行研究,主要完成以下研究工作:
  (1)通过对系统动力学建模理论的分析,建立了直线进给系统运动传递的数学模型,并根据自制实验平台物理特性参数对模型进行简化,最终获得阻尼系数的辨识函数。
  (2)通过分析直线进给系统装配误差对阻尼系数的影响规律,提出了以阻尼系数的周期性信号特征评价电机丝杠同轴度误差的方法。
  (3)通过分析直线进给系统装配误差对进给精度的影响规律,提出了以跟踪误差(编码器安装在丝杠轴上)的周期性信号特征评价电机丝杠同轴度误差和以跟踪误差累积分量特征评价丝杠导轨平行度误差的方法。
  (4)通过对导轨水平方向相对姿态的分解,建立了几种典型的导轨相对位置关系,并基于同步测量装置给出了直接测评导轨水平方向平行度的方法。
  (5)通过对以上评价方法进行实验验证,实验结果表明本文提出的装配质量评价方法能够准确地反映直线进给系统装配环节存在的装配问题。
  本文所提出的测评方法是在机床动态运转的过程中通过提取系统参数的不同特征来便捷地对进给系统装配误差进行分析评价,与在机床静止状态下依靠工装检具、千分表等工具进行装配测评的传统方法相比,更为便捷,高效。
[硕士论文] 吴怀念
机械工程 华中科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着国家对于降低污染物排放量地大力投入,除尘设备在许多企业中得到广泛大量的使用。由于玻璃钢阳极管是湿式静电除尘器(WESP)关键组成部分之一,其具有结构紧凑、耐腐蚀、强度高、能最大限度利用空间、质量稳定且能在制造厂直接制作和安装简便等显著特点,得到广泛应用。然而目前玻璃钢阳极管制造中,普遍采用的是手糊成型的方法,这种成型方法不仅成本高、效率低,甚至会危害工人的身体健康。本文针对玻璃钢阳极管缠绕生产的特点,以华中数控系统为主体,设计了一套玻璃钢极管自动缠绕生产线,提升了生产线的自动化程度,提高了缠绕生产效率并且降低了生产成本。本文主要内容如下。
  首先,分析玻璃钢阳极管生产线技术性能指标要求及缠绕工艺,结合实际情况提出自动缠绕生产线整体方案设计,包括生产线整体和重要机构的结构方案设计以及控制系统方案设计,从而实现玻璃钢极管的环向缠绕和径向缠绕。
  其次,针对第二台缠绕机多轴控制的需求,采用双通道同步控制方式,实现了缠绕机对10个电机的控制;针对布卷同步送料控制的需求,采用PLC二次开发,实现了通过设置脉冲增量来控制送料电机的速度。然后完成了缠绕生产线控制系统设计,包括伺服驱动模块选择、工业机器人的控制和基于MFC工业平板监控平台的设计。
  最后,结合华中8型数控系统,分别对各个设备单元进行调试并试运行,初步检验了缠绕生产线机械结构设计的可靠性、稳定性以及控制系统的合理性。实验表明,本文所做的工作已初步地满足玻璃钢阳极管缠绕生产的要求。
[硕士论文] 王波
机械工程 华中科技大学 2017(学位年度)
摘要:当前我国的工业发展正处于从提高产量到追求质量的关键转变时期,制造业竞争空前激烈。众多装备制造企业加大科研投入,采用新技术来提升产品性价比以保持企业持续的竞争力。轴承是生产量最大的基础零部件之一,目前国内的轴承装配线还在大量使用传统PLC或者工控机以实现产线的控制功能。因为采用封闭的结构体系,传统PLC存在兼容性差等诸多弊端;而基于工控机的控制方案则必然会浪费丰富的软硬件资源,使其成本难以降低。本文提出将软PLC技术应用于轴承装配高测量,软PLC既通过软件的方式模拟了传统PLC的控制过程,又像工控机一样可选择类型丰富的硬件模块针对性解决测量需求。
  本文以软PLC技术为基础,通过分析轴承装配高的测量需求,设计了一套基于软PLC的轴承装配高测量系统。首先,对比当前轴承装配的传统控制方案和基于软PLC的控制方案,提出了课题研究的意义。接着,参考国家标准关于轴承装配高测量的规定,设计了测量系统的机械装置。然后,根据本课题所使用的软PLC的特性,给出了测量系统的软硬件框架,同时在软PLC中采用符合IEC61131-3标准的五种语言编写应用程序;采用python编写数据交互脚本;采用Qtouch组态软件为软PLC运行系统编写HMI。最后对测量系统进行实验验证,基于测试结果,评估测量系统的性能。
  本文详细地论述了软PLC的软硬件组成以及采用软PLC技术设计轴承装配高测量系统的过程,对于软PLC在轴承检测领域的应用研究具有一定的借鉴作用。
[硕士论文] 张志丽
机械工程 燕山大学 2017(学位年度)
摘要:装配是工业产品生产过程中必不可少的环节,当前国内许多工业型企业在产品装配环节有许多种方法。随着社会的飞速发展,这些方法在一定程度上已经不能满足生产的需求,例如,装配工艺比较原始、自动化水平低、装配的效率也不是很高。为了改变现在的装配状况,提高产品装配效率,对产品装配工艺提出了明确的要求。本文基于对具体技术要求的分析和产品装配流程的了解,同时对串联机构和并联机构的机构构型进行分析,总结串、并联机构的优点和缺点,进而设计多功能串联式装配平台(以下简称装配平台),然后应用相关软件对关键构件进行静力学仿真。装配平台的设计实现,更新了人们传统的装配思维方式,达到节省人力、物力的目的,为提高工业产品装配效率提供了新方向。
  首先,本文分析国内外工业型企业在装配工装的现状,探讨国内企业在装配工装方面存在的问题,由此提出装配方案设想。
  其次,通过对串、并联机构优缺点的分析,确定机构的整体应用串联式机构;对比回转式和推拉式翻转机构,确定翻转机构构型,并通过原理分析,确定方案的可行性,进而形成串联式装配平台方案构型。
  然后,在方案构型的基础上,结合技术指标要求,主要对翻转机构、串联调姿机构、外围设备等部分开展结构设计,并运用Pro/E软件建立其三维模型;针对装配平台中各机构驱动方式的不同,设计相应的传动系统并对其进行校核。
  最后,应用Ansys Workbench模块对主要承力部件进行有限元静力学模块分析,得到各承力部件变形量和等效应力的分布,对比零件强度和刚度的技术要求,验证各承力部件结构设计的合理性。
[硕士论文] 张星
机械工程 燕山大学 2017(学位年度)
摘要:在某些特殊条件下,为满足装配和性能测试等各种工况,大型零部件之间需要多次进行对接和分离操作。目前,在此类零部件之间的对接和分离主要采用人工对位和操作,由于其操作安全性与装配质量主要依赖于工艺人员的工程经验和技能水平,致使装配过程存在诸多隐患。为了解决上述问题,本文对特殊状态下的对接装配平台提出新的性能要求,结合现有工艺过程,设计新的对接装配平台,并应用相关软件对关键零部件的静力学和运动学进行分析。新的对接装配平台能够克服传统吊装方式的缺点,解决由于吊车和地面移动工装的移动精度不高导致的人工调整困难和对接部件可视性不强的问题,能够实现位姿调整的量化,可以提高对接和分离工艺的效率和质量。
  本文首先分析国内外对接装配平台的研究现状和设备特点,结合实际工况,提出一种对接装配新方案,设计方案可以实现五自由度位置和姿态的微观调整,加上竖直宏观移动,二者结合可实现六自由度的位姿调整。配合移动承载车的水平调整,能够准确实现部件之间的对接和分离工艺。根据工作环境,利用测距仪对不同部件进行测量和监控,并对可调部件的位姿进行坐标计算;采用五次多项式对部件进行姿态的轨迹规划,对于测量误差和调整误差进行了分析,并给出了对接或分离工艺完成的判断方法,从系统角度分析了控制系统设计的流程。
  然后,运用三维建模软件建立对接装配平台的模型,并对各零部件进行详细的结构设计、刚度计算和校核工作。
  最后,根据实际受力情况和约束条件对支撑平台、升降支架、大虎克铰和连接件等零部件进行有限元分析,对部分零部件进行了减重结构优化,结果表明,零件强度和刚度满足设计要求。并对升降支架在支撑平台上最低工位和最高工位时,支撑平台的直线度进行了分析。
[硕士论文] 汶睿
机械工程 重庆大学 2017(学位年度)
摘要:生产线的平衡研究对于制造型企业具有重要意义,在约束条件确定的情况下,将一系列相互之间具有优先关系的作业要素分配给合适数量的工作站,以实现生产线的平衡。对生产线进行平衡优化不仅可以提高生产线平衡率,节约工时和降低成本,还可以提高产品质量,最终增强企业的竞争力。生产线的不平衡不仅会造成大量的在制品堆积,也会造成工时损失,严重时甚至会导致生产线的中止。
  论文首先介绍了装配生产线平衡问题的基本概念,以及装配生产线平衡问题在国内外的研究现状。以某压缩机公司泵体装配线为研究对象,在全面实地调查了解的基础上,分析和总结现有装配线存在问题。将课题研究问题归纳为第二类生产平衡问题,结合改进遗传算法与工业工程方法的各自优点,提出利用改进遗传算法来分析和工艺工程方法改善的解决思路。为解决装配线平衡的问题提出了改进方向和优化方法。
  围绕该装配线平衡优化目标,通过测定标准工时,建立数学模型,利用改进遗传算法在MATLAB中对装配线工艺进行重新排列和组合,优化工艺流程,提高装配线平衡率并降低平衡指数。之后在算法求得解的基础上,利用程序分析和动作分析等方法从总体工序到具体动素进行深入研究,使优化方案更符合生产实际。
  最后运用Visual Components仿真软件对改善的工艺方案进行建模和仿真,对比现有装配线分析单位时间产量和各工位利用率数据,验证工艺方案实际应用的有效性和可行性。结果表明平衡方案应用到企业实际生产中具有良好的效果,在实际中得到企业认可并可将研究成果应用到实际生产中,实际增加单日产量158台,提高装配线平衡率至77.8%,降低平衡指数至8.1。对于节约人员和设备成本、稳定产品质量、改善各工位生产负荷、提高企业竞争力具有积极影响。对优化企业资源配置、提高企业生产效率和竞争力具有积极意义和良好效果。
[硕士论文] 解胜
机械工程 合肥工业大学 2017(学位年度)
摘要:双材料管类零件是一种具有优良综合性能的高效管件,被广泛应用于电子、电器、机械和生活用具等领域。由于界面端两侧材料的物性不连续,双材料圆管承受载荷时,其界面端可能存在应力奇异性,容易在界面端形成严重的应力集中,从而引起界面裂纹或脱粘,进一步导致双材料圆管的破环。
  本文利用有限元分析平面双材料圆环界面的应力分布情况,探索平面双材料圆环结构产生的界面端应力奇异性现象。基于多重应力奇异性数值分析方法,结合有限元分析,总结提出平面双材料圆环界面应力奇异性特征值的计算方法。在此基础上,提出分析计算双材料圆管界面端奇异应力场的一般性方法。通过分析不同材料组合双材料圆管的θ-λ图,得出双材料圆管的材料组合应满足的配对条件,以达到减小或消除应力奇异性的目的。通过实验研究,测量分析双材料圆管界面端的应力场,分别与理论分析结果和有限元仿真模拟相对比,结果表明,实验所得结论与两者均相符合,进一步验证了本文提出的理论方法的合理性与可行性。通过本文研究,为解决双材料圆管界面端应力奇异性问题提供理论和实验方法,并进一步为典型的双材料圆环结构在工业上的应用提供了理论依据。
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