零件表面微观工艺特征性研究 ——产品(零件)工艺技术基础科学问题机理探索

通过研究产品(零件)制造过程、方法、参数等工艺因素,给零件表面及表层带来(留下)特有的微观特征性,首次在高精度惯性仪表和高可靠电磁继电器(机电类)产品制造体系中引入了零件表面微观工艺特征性概念,提出了制造阶段的产品工艺可靠性设计和微观工艺特征(性)分析方法,提出了该类产品制造中的工艺设计更应该关注零件与产品设计原理匹配性和性能特性符合性观点,提出零件制造要从单纯的控制几何精度向控制性能特性转变,从宏观、单一采标的几何参数评价向微观、综合采标的非几何(非尺寸)参数评价模式为主转变的建议.零件表面存在的这种微观特征现象与零件几何精度一样,将对产品制造的合格率、稳定性、可靠性的实现起到至关重要的作用,尤其对产品的合格率影响极大,有必要开展更深入、更系统的研究,以建立起我国自主的高端产品(或零件)制造基准工艺平台.     

浅谈高精度惯性仪表制造技术特征中 不可忽视的制造工艺固有特性问题

重点研究了我国高精度惯性仪表产品制造技术如何突破传统机械产品制造工艺理念和认知框架,解决高精度惯性技术(原理)产品制造合格率、 参数稳定性和精度提高问题.首次在产品制造技术特征中从理论上提出了"制造工艺的固有(基因)特征性"概念,当研究提高惯性仪表精度的解决方案时,从制造角度应注意到这一"固有的遗传(基因)特征"抽象概念对产品精度影响作用.提出了在高精度惯性仪表的制造工艺设计中,应关注减小或消除这些制造工艺固有特征作为关键工艺控制因素.     

高性能产品(零件)制造技术特征现状的研究分析

系统分析各类高性能制造以注重零件的几何尺寸精度所带来的问题,即在具备超精密、高精度加工能力后,由"合格的高精度零件"装配出的产品至今依然还是合格率低、参数稳定性差的本质内因.首次从零件制造微观角度提出了产品生产合格率低、参数稳定性差是由零件表面微观特征与产品技术特征非匹配性导致的,提出了全新的产品制造理念,从注重零件的几何尺寸精度向关注零件制造微观工艺特征与产品技术特征的匹配性和符合性转变.形成和建立起我国自主创新的高性能产品制造思想和产品制造工艺技术体系,才能从根本上解决产品生产制造合格率低、参数稳定性差等问题,才能形成有继承性、可持续、稳定的产品制造技术体系,而这一切是工业4.0制造模式无法解决的.     

航天产品制造的“工艺可靠性设计”研究

航天高性能产品在生产制造中普遍存在产品合格率低、参数稳定性差、使用可靠性不高的现象.要深入研究和解决这些问题,除了要在产品设计阶段解决设计缺陷外,就是要识别和解决产品制造阶段的工艺缺陷.首次提出了一种自下而上的产品“工艺可靠性设计”概念和要素体系,提出关注产品制造的源头工艺设计,把产品的“工艺设计过程”当作研究对象开展工艺可靠性设计研究.提出了全新的制造工艺技术思想,从零件微观特征与产品设计原理匹配性,以及未来失效机理和产生根源的微观角度,研究建立产品生产制造全过程和使用全寿命周期的失效机理(可靠性缺陷)与“工艺可靠性设计”要素之间的关系模型,为完善产品工艺设计体系提供创新思路,为解决产品合格率问题提出了新的技术路径,也为产品设计阶段的产品可靠性设计的提升提供工程支持.     

浮子组件密封空间微环境污染特征 对马达性能的影响分析

本文重点关注和探讨了高精度惯性仪表制造技术特征引发的浮子组件微环境体系中污染形成的机理和进入的途径,提出了控制、清除的方法.首次提出了多余物控制技术本质上是污染物跟踪控制技术,在高精度、高可靠性航天密封产品设计和制造中重视内部空间微环境和微动态环境污染体系对产品性能和可靠性的持久性影响作用,要有效识别零部组件在产品制造各阶段清洁的目的和方法,才能真正消除各种工艺污染对产品性能与可靠性的影响,这也是动压马达多余物控制的有效措施.     

浅谈大数据在精密惯性仪表中的应用

精密惯性仪表被广泛应用于地面武器、飞机、舰船、航天器中,其作用是敏感、测量载体加速度和姿态等信息,确定载体的运动轨迹参数,实现对载体的精密导航、定向定位,在武器装备中具有非常重要的地位。首先从构成精密惯性仪表的精密微细结构出发,对大数据在制造过程中存在的问题进行了分析。通过对典型惯性产品装配过程的分析,总结了惯性仪表在装配过程中对产品精度和性能产生影响的几类微观效应;其次,通过分析“熵”在我国制造领域中的应用,提出了“熵”理论在惯性仪表装配过程中的应用思路;最后,结合上述分析结果,以三维点云数字化虚拟装配技术在惯性仪表中的应用和“熵”在惯性仪表故障识别与误差建模方向上的应用为例,给出了具体的研究内容、技术流程和研究结果。     

超声振动铣磨加工对铁氧体表面质量的影响研究

为解决惯性仪表磁悬浮轴承铁氧体零件的精密加工难题,开展铁氧体超声振动铣磨加工表面粗糙度预测和加工表面三维仿真技术研究,进行铁氧体磁性材料超声振动加工实验,研究工艺参数对加工表面质量的影响规律,为提高铁氧体材料的加工效率和加工质量提供依据.     

特征基机械加工工艺过程设计加工元模型与应用

以零件特征为基础,以加工元为基元,全面考虑制造对象、制造工艺、制造资源等相关对象的多重约束关系,提出了基于加工元的机械加工工艺决策模型.     

浅议精密惯性产品制造中的增材制造

惯性技术已经成为国防及国民经济建设各行业中运动信息感知测量的核心技术.但是制造环节却成为制约其精度提高、性能改善、效率提高、成本降低的“黑障”,困扰着惯性技术再进步的步伐.刚刚兴起却迅猛发展的三维数字化增材制造(3D打印)技术彻底颠覆了传统制造,从装备到工艺、从材料到设计的理念,对制造业形成了革命性的冲击.以惯性技术产品三维数字化增材制造为目标,详细叙述了三维数字化增材制造的概念,国内外发展现状和其在精密惯性技术产品制造中的可能性、可行性和推动惯性技术产品制造变革的价值;并根据近几年对三维数字化增材制造的一些学习认知、实践感悟,提出了一些三维数字化增材制造在精密惯性技术产品制造中应用的粗浅看法和思路,以求共进.     

曲面磨削表面微观形貌建模方法研究

针对现有磨削表面微观形貌建模方法仅对某一类特定零件有效,提出了一种适用于空间曲面零件加工的磨削形貌建模方法。基于曲面磨削加工原理,建立砂轮坐标系与曲面零件坐标系之间的齐次变换矩阵,获得磨粒的三维运动轨迹方程。通过提出曲面区域逼近求解算法,建立曲面磨削表面微观形貌预测模型。并以展成法磨削齿轮和磨削轴承内套为例,得到两类实验与仿真结果之间的误差最大为11.338%和18.91%,验证了本文提出的预测模型的有效性与科学性。     

航空结构件铣削变形及其控制研究进展

随着机床加工性能和刀具切削性能的提升,航空结构件的高效高精加工成为可能。航空结构件薄壁加工特征多,在铣削过程中易发生变形,因此预测与控制航空结构件的加工变形是切削加工领域内亟待解决的难题。通过总结了航空结构件的特点及加工难点,对加工变形形成机理进行深入分析;对加工变形影响最为关键的铣削力模型进行归纳;阐述了航空结构件残余应力变形预测的研究进展,以及利用加工工艺优化、数控补偿技术和高速切削加工技术等实现航空结构件加工变形控制的主要策略,最后对其未来研究方向进行了展望。     

碳化硼材料动压气浮轴承零件精密加工

针对高精度、高硬度、高脆性碳化硼材料的动压气浮轴承零件精密加工存在加工合格率低和效率低的问题，进行了加工流程、精密磨削与精密研磨的技术改进。首先，采用电火花套切方法去除大部分加工余量、小余量精密磨削和精密研磨加工的工艺方法，提高了轴承零件加工效率。其次，通过设计制作专用高精度定位磨削夹具和金刚石砂轮修整装置，解决了轴承零件磨削加工形位精度不高和砂轮无法进行在位修整的问题。最后，通过研制圆柱面精密研磨机，解决由于原有研磨设备精度差造成的加工质量和效率低的问题。通过采取技术改进措施，实现了碳化硼轴承零件亚微米级形位精度的磨削加工，提高了轴承零件的加工精度、合格率和加工效率。     

复杂结构件数控编程加工特征用户自定义方法

加工特征是实现复杂结构件高效、高质量数控编程的有效手段,但是同一类加工特征只是几何形状和加工工艺相似,并不完全相同。如何适应不同的企业资源与工艺水平、不同类型的复杂结构件进行加工特征定义是基于加工特征进行自动数控编程的一个难题。针对以上难题,本文提出了一种复杂结构件数控编程加工特征用户自定义方法,基于全息属性面边图表达加工特征几何信息,给出了具有一定柔性的加工特征几何信息定义方法,基于语义与规则建立加工特征工艺信息及其与几何信息之间的关联关系,实现了由用户根据企业的制造资源、零件结构和工艺人员的编程习惯等因素自定义加工特征。根据本文提出的方法开发了飞机复杂结构件加工特征用户自定义及自动编程系统,已成功应用于国内某大型航空制造企业的飞机结构件数控编程,经过多项飞机结构件测试,本文提出的方法特征识别正确率平均达到97%。     

某大型飞机复合材料壁板工艺仿真及验证技术

热压罐固化成型是制造复合材料的常用方法,固化期间罐内温度分布变化以及模具与复合材料构件之间的热不匹配、柔性模具的低热导率等因素导致制件内部不可避免的产生温度梯度以及残余应力,从而影响材料的使用性能。大尺寸曲面帽型壁板采用复合材料热压罐工艺成型,根据热压罐的工作原理,针对复合材料构件热压罐成型过程中温度场分布和固化变形等问题,进行了仿真分析,通过对比制件温度场分布和固化变形仿真计算结果以及全尺寸零件的实际验证结果,验证了预测方法的正确性。分别利用成型工装和检测型架改进优化以及制造过程优化来控制构件固化变形,使其形状满足产品尺寸的精度要求,证明根据工艺仿真计算结果以及工艺过程改进,可以对大尺寸曲面帽型壁板在制造工艺过程中出现的变形回弹及残余应力水平进行预估和最大限度的减小,实现复合材料结构设计和制造的一体化,提高制件的成型质量。     

遗传寻优神经网络在平台温控系统建模中的应用

温度直接影响惯性仪表及惯性平台的使用精度,而高精度温控系统的设计依赖于准确的平台加温模型,针对平台系统中多种惯性仪表加温过程复杂度高,当前采用的阶跃响应辨识方法存在模型适应性差、精度不高等情况,且针对基于梯度下降的BP学习算法存在局部收敛的问题.采用基于遗传算法寻优的神经网络辨识的方法,对惯性仪表加温模型进行建模,试验验证通过遗传寻优后的BP神经网络学习算法,提高了网络的学习精度,进而提高了平台系统中惯性仪表加温过程数学模型的精度,模型适应性较高,为后续惯性仪表的加温控制方法的设计提供了必要的条件.     

金属增材制造数据处理与工艺规划研究综述

金属增材制造数据处理与工艺规划是金属增材制造软件系统的核心,涵盖了金属支撑结构设计、模型切片以及路径规划等内容,决定着最终金属零部件的产品性能。从金属增材制造模型前处理出发,较为全面地概述了与之相关的多类型支撑设计和新型支撑优化等数据处理内容,针对金属增材制造数据处理中模型切片这一关键环节,分别从平面切片、自适应切片和曲面切片等方面进行了研究进展综述,同时对金属增材制造工艺中的路径规划研究进展进行了概述,最后对其发展趋势做了初步展望。     

并行CAD/CAM集成中的产品模型表示方法研究

提出了适用于并行协同CAD/CAM集成方式的产品模型表示方法。基于特征表示面向并行的产品模型,设计模型和制造模型有机地混合在同一表示中,可以同时满足设计与各制造环节的需要;用特征相关图完整地描述了各种类型特征之间(包括设计特征之间,设计特征与制造特征之间及制造特征之间)的相关关系,并利用双数据项字符矩阵全面地表示了特征相关图。