能量密度对于选区激光熔化成型Ti6Al4V合金缺陷特征的影响

1

作者 陈东菊 高超 +3 位作者 范晋伟 潘日 孙锟 郑宸 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第3期267-277,共11页

激光选区熔化技术(SLM)的成型质量受各种因素影响,其中,工艺参数对成型件的冶金缺陷影响最为显著,而熔池特性的研究则是判断激光增材制造成型质量的有力手段。本文建立SLM成型Ti6Al4V粉体3维瞬态热流场数值模型,利用优化后的数值模型分... 激光选区熔化技术(SLM)的成型质量受各种因素影响,其中,工艺参数对成型件的冶金缺陷影响最为显著,而熔池特性的研究则是判断激光增材制造成型质量的有力手段。本文建立SLM成型Ti6Al4V粉体3维瞬态热流场数值模型,利用优化后的数值模型分析熔池的动态演变机制,并在计算流体动力学中利用无量纲数定量描述工艺参数固定情况下熔池的动态演化,结合数值模拟和仿真实验分析球化、孔洞、黏粉和飞溅等缺陷形成机理,探究线能量密度和体能量密度对成型缺陷的影响规律,揭示SLM成型件冶金缺陷的形成机理与抑制方法,并提出一种“工艺参数-熔池特征-成型质量”一体化的方法预测成型质量。此外,本文还分析Ti6Al4V的加工工艺参数与熔池特征和增材制造成型质量的影响关系,包括关键加工参数对熔池热流场的影响,通过结果对比来探究工艺参数对加工质量的影响规律,为优化加工参数提供指导作用,节省大量的时间和成本。结果表明:熔池的主要传热方式为热对流,熔池演变的主要驱动力是蒸发反冲压力、表面张力和马兰戈尼剪切力。随着能量密度的降低,熔池流动性减弱,熔池尺寸表现出一定的规律性。熔融金属在表面张力的驱动下,往往会降低表面能凝固成球状,导致逐层成型后块体内部形成大量孔洞缺陷,严重影响试样的力学性能。因此,为获得力学性能良好的试样,必须精确控制能量密度,防止熔池流动性变化导致内部孔洞缺陷的形成。 展开更多

关键词 选区激光熔化 熔池 TI6AL4V 加工缺陷 工艺参数

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基于CSO-SVM的数控机床主轴热误差建模 被引量：6

2

作者 刘洪江 胡腾 +2 位作者 何勇 董峰 罗为 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期339-346,共8页

针对数控机床多热源所致的温升与主轴热误差之间复杂的非线性关系问题,提出一种鸡群优化(chicken swarm optimization, CSO)算法与支持向量机(support vector machines, SVM)相结合的主轴热误差预测模型(以下简称热误差模型)。以某精密... 针对数控机床多热源所致的温升与主轴热误差之间复杂的非线性关系问题,提出一种鸡群优化(chicken swarm optimization, CSO)算法与支持向量机(support vector machines, SVM)相结合的主轴热误差预测模型(以下简称热误差模型)。以某精密数控机床的主轴单元为研究对象,采用五点法对其在空转状态下的轴向热变形进行测量,并借助热电偶传感器对机床的4个关键温度测点的温度进行采集。以SVM为理论基础,随机选取75%的数据样本进行训练,进而构建主轴热误差模型。其中,利用CSO算法优化SVM模型的惩罚参数c和核参数g,以提升热误差模型的预测能力及鲁棒性。以余下的25%的样本作为测试数据集,对所得热误差模型进行验证。利用CSO-SVM模型对不同工况下主轴的热误差进行预测,并将预测结果与测量结果进行对比。结果表明:当主轴转速为3 000 r/min时,CSO-SVM模型的平均预测精度高达97.32%,相较于多元线性回归模型和基于粒子群优化的SVM模型分别提升了6.53%和4.68%;当主轴转速为2 000,4 000 r/min时,CSO-SVM模型的平均预测精度分别为92.53%、91.82%,表明该模型具有较高的预测能力和良好的鲁棒性。CSO-SVM模型具有较强的实用性和工程应用价值。 展开更多

关键词 数控机床 主轴 热误差 鸡群优化 支持向量机

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机床空间误差测量及补偿技术 被引量：4

3

作者 龚鑫 袁成杰 《工具技术》 北大核心 2016年第2期92-93,共2页

1 三轴数控机床空间误差分析如图1所示，机床直线轴运动时有六个自由度，由于制造和安装存在误差，当直线轴沿导轨移动时，每个自由度都存在微小误差，导致三轴机床的三个直线轴运动共有18项误差，且三轴之间还存在三项误差关系，即垂... 1 三轴数控机床空间误差分析如图1所示，机床直线轴运动时有六个自由度，由于制造和安装存在误差，当直线轴沿导轨移动时，每个自由度都存在微小误差，导致三轴机床的三个直线轴运动共有18项误差，且三轴之间还存在三项误差关系，即垂直度误差，因此，一台三轴机床实际共有21项几何误差。 展开更多

关键词 三轴数控机床 误差测量 补偿技术 空间 垂直度误差 误差分析 微小误差 几何误差

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基于VERICUT的五轴卧式机床建模与加工仿真 被引量：6

4

作者 李栋 邓永红 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2018年第5期135-138,共4页

文章详细介绍了基于VERICUT8.0的西门子840D五轴卧式机床的模型建立与加工仿真。通过获取实际机床的结构,使用UG CAD模块构建机床三维模型导入VERICUT中创建相应的模型,并根据实际机床与加工情况对VERICUT中的模型进行相应的配置。以S... 文章详细介绍了基于VERICUT8.0的西门子840D五轴卧式机床的模型建立与加工仿真。通过获取实际机床的结构,使用UG CAD模块构建机床三维模型导入VERICUT中创建相应的模型,并根据实际机床与加工情况对VERICUT中的模型进行相应的配置。以S型试件作为仿真加工对象,采用UG CAM生成的方向矢量程序以检验程序与加工设置的正确性,同时验证840D方向矢量程序功能的应用。最后通过实际机床的加工验证了所建模型与程序的正确性。基于VERICUT成功创建了西门子840D五轴卧式机床加工的仿真平台,利用仿真平台以预知使用该机床对所需零件的加工状态。 展开更多

关键词 VERICUT 西门子840D 五轴卧式机床 加工仿真

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加工中心电主轴动力学分析理论建模与实验研究 被引量：4

5

作者 彭必友 殷国富 +3 位作者 姜华 胡腾 钟开英 郑裕来 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期249-253,共5页

电主轴作为加工中心赖以实现高速精密加工的核心功能部件,其动态性能的高低决定了机床的整体发展水平。传递矩阵法是目前转子动力学分析建模最有效的数学方法。作者基于传递矩阵法对加工中心电主轴进行动力学分析,并基于MATLAB进行了实... 电主轴作为加工中心赖以实现高速精密加工的核心功能部件,其动态性能的高低决定了机床的整体发展水平。传递矩阵法是目前转子动力学分析建模最有效的数学方法。作者基于传递矩阵法对加工中心电主轴进行动力学分析,并基于MATLAB进行了实例的数值计算,最后利用物理模态实验验证了该数学模型的有效性。得到以下结论:1)第1阶固有频率的误差约为1.2%,第2阶固有频率相差较大,达到12.9%;误差较大的原因是传递矩阵法属于集中质量理论,原本连续的模型被离散后,高阶频率的计算误差较大,因此该模型对于求解低阶模态参数是可靠的;2)传递矩阵法在建立的简化模型忽略了螺钉孔和键槽等不对称细节,因此传递矩阵法得到的固有频率要比物理实验少,即得不到对称振型。 展开更多

关键词 加工中心电主轴 动力学分析 传递矩阵法 模态实验

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加工中心刀尖点动柔度预测方法 被引量：4

6

作者 邱亚玲 詹大年 +1 位作者 胡腾 刘雁 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期1411-1417,共7页

绘制极限切削深度叶瓣图可以对加工中心切削稳定性进行有效评价,其前提是必须事先获取机床刀尖点动柔度,这已成为近年来机床切削颤振领域的研究热点。采用锤击模态实验获取动柔度,手段虽然简单直接,但需面向不同刀具重复实验,效率很低;... 绘制极限切削深度叶瓣图可以对加工中心切削稳定性进行有效评价,其前提是必须事先获取机床刀尖点动柔度,这已成为近年来机床切削颤振领域的研究热点。采用锤击模态实验获取动柔度,手段虽然简单直接,但需面向不同刀具重复实验,效率很低;常规子结构综合法虽然可以预测刀尖点动柔度,但涉及转角相关柔度的计算繁琐且精度有限。为解决上述问题,提出一种可以快速、准确预测不同刀具装夹时加工中心刀尖点动柔度的方法。该方法的核心在于首先利用改进子结构柔度耦合分析法推导出刀尖点动柔度计算表达式,然后借助模拟退火粒子群算法辨识出刀具—刀柄结合部等效动力学参数,在此基础上再次基于改进子结构柔度耦合法求得刀尖点动柔度。以某立式加工中心为研究对象,应用所提方法预测机床刀尖点动柔度,并与实测值进行对比分析,结果显示二者符合程度较高,从而验证了所提方法的有效性和准确性。 展开更多

关键词 加工中心 刀尖点 动柔度 子结构柔度耦合分析法 模拟退火粒子群算法

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五轴加工中心旋转轴几何误差元素区别建模辨识技术 被引量：2

7

作者 郑华林 项锡平 +2 位作者 胡腾 米良 刘雁 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期547-555,共9页

构建五轴加工中心空间误差模型的关键环节在于准确辨识旋转轴位置相关几何误差元素(PDGE)和位置无关几何误差元素(PIGE)。以某五轴加工中心为研究对象,提出了一种面向旋转轴PDGE和PIGE的区别建模辨识方法。以多体系统理论和齐次坐标变... 构建五轴加工中心空间误差模型的关键环节在于准确辨识旋转轴位置相关几何误差元素(PDGE)和位置无关几何误差元素(PIGE)。以某五轴加工中心为研究对象,提出了一种面向旋转轴PDGE和PIGE的区别建模辨识方法。以多体系统理论和齐次坐标变换为基础,以两运动链末端所构空间向量欧氏范数的演变规律为依据,推导建立旋转轴PDGE与PIGE辨识基本方程,并借助球杆仪获取辨识基本方程求解所需参数;结合所建辨识基本方程揭示旋转轴PDGE与PIGE的耦合机制,提出了一种迭代方法以实现旋转轴PDGE和PIGE的准确分离与解耦。为验证上述辨识方法的有效性与准确性,提出一种基于虚拟样机的数值验证策略。仿真结果表明,所提辨识方法较好地解决了五轴加工中心旋转轴两类几何误差元素之间的耦合问题,可为建立加工中心空间模型提供准确的数据支撑。 展开更多

关键词 五轴加工中心 旋转轴 几何误差元素 辨识技术 区别建模

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面向系统的平面公差语义及其数学模型 被引量：1

8

作者 黄强 张根保 王健 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第19期2617-2622,共6页

针对机床系统的数字化精度分析及公差设计需求,以平面为例,提出了面向系统的公差语义并给出了其数学模型。面向系统的公差语义被定义为零件几何要素的公差对其广义配合件在6个自由度上的作用输出。遵循所提出的建模原则,公差域的数学描... 针对机床系统的数字化精度分析及公差设计需求,以平面为例,提出了面向系统的公差语义并给出了其数学模型。面向系统的公差语义被定义为零件几何要素的公差对其广义配合件在6个自由度上的作用输出。遵循所提出的建模原则,公差域的数学描述基于零件的三维造型特征点,并适用于零件和装配两个层面。推导出了平面公差的6个输出参数并表示为齐次坐标变换矩阵的形式,实现了公差数学模型与机床系统误差模型的兼容。最后给出了一个在公差调整中的应用示例。 展开更多

关键词 平面 面向系统 公差语义 数学模型 精度分析

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螺栓结合部切向动力学行为辨识方法

9

作者 郑华林 徐林 +1 位作者 胡腾 王辉 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期934-939,1127,共7页

首先,以螺栓结合部切向动力学特性为研究对象,基于频响函数的子结构综合法为理论主线,建立结合部切向动力学行为辨识基本方程,推导其切向动刚度Za的理论表达式;其次,联合奇异值分解与最小二乘法,优化辨识结合部切向等效刚度ka与阻尼ca,... 首先,以螺栓结合部切向动力学特性为研究对象,基于频响函数的子结构综合法为理论主线,建立结合部切向动力学行为辨识基本方程,推导其切向动刚度Za的理论表达式;其次,联合奇异值分解与最小二乘法,优化辨识结合部切向等效刚度ka与阻尼ca,由此建立螺栓结合部切向动力学数值模型;最后,利用该模型计算结构测点频响函数,进而将其与实测值进行对比。结果表明,二者吻合程度较高,且特征峰对应频率误差分别为1.38%,1.51%和0.84%,验证了所提方法能有效辨识螺栓结合部切向动力学行为,所得等效动力学参数精度较高,可为机械系统整机精准建模提供理论参考与数据支撑。 展开更多

关键词 螺栓结合部 切向 动力学行为 子结构综合法

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基于螺旋理论的卧式加工中心空间误差建模方法及其量化验证 被引量：3

10

作者 胡腾 王文款 +1 位作者 殷国富 杨随先 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第21期2547-2556,共10页

针对现阶段机床空间误差建模过程中存在的繁琐性与非统一性问题,以及现有模型验证策略难以实现量化评价的局限性,以某卧式加工中心为研究对象,提出一套较完善的空间误差建模方法及其验证技术体系。以螺旋理论与串联机构运动学为理论基础... 针对现阶段机床空间误差建模过程中存在的繁琐性与非统一性问题,以及现有模型验证策略难以实现量化评价的局限性,以某卧式加工中心为研究对象,提出一套较完善的空间误差建模方法及其验证技术体系。以螺旋理论与串联机构运动学为理论基础,结合机床运动链拓扑分析,推导建立加工中心运动学模型。所提运动学建模方法可以有效避免传统方法中矩阵变换时潜在的奇异性问题,并且有利于简化机构运动学分析。通过系统讨论在不同参考系下定义运动误差对运动学模型的影响,提出名义运动矩阵与运动误差矩阵乘积关系的确定方法及原则,进而在此基础上构建卧式加工中心空间误差模型。为量化验证所建空间误差模型的准确性,提出基于空间矢量欧氏范数的量化验证策略与实施技术。数据对比显示,空间矢量欧氏范数偏差的预测值与实测值较吻合,最大相对误差为15.79%,表明所提空间误差建模方法可行且准确性较高,所提模型量化验证策略具有较好的直观性与有效性。 展开更多

关键词 螺旋理论 卧式加工中心 空间误差 建模方法学 量化验证

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变工况3维铣削稳定性预报方法研究 被引量：2

11

作者 胡腾 王虎 +2 位作者 阳红 郑华林 刘雁 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期226-232,共7页

传统铣削稳定性预报大多仅针对切削宽度恒定的定工况,其结果并不适用于在切宽具有时变特征的变工况下指导选取无颤振铣削工艺参数。为此,以再生型铣削颤振机理为理论基础,通过推导基于时变径向切削宽度的刀齿切入/切出角,并综合考虑切... 传统铣削稳定性预报大多仅针对切削宽度恒定的定工况,其结果并不适用于在切宽具有时变特征的变工况下指导选取无颤振铣削工艺参数。为此,以再生型铣削颤振机理为理论基础,通过推导基于时变径向切削宽度的刀齿切入/切出角,并综合考虑切削过程阻尼与刀尖点动力学行为非对称性,构建变工况两自由度铣削动力学模型;进而,在由转速、轴向切深、径向切宽所创成的变工况3维空间内,借助时域全离散方法对动力学模型稳定性进行判定,并绘制3维稳定性叶瓣曲面,从而形成一套针对变工况的3维铣削稳定性预报方法体系。以某型立式加工中心为平台,通过实施典型变工况铣削实验,对所提3维稳定性预报方法进行验证。数据对比分析表明,所提方法能较准确地预报变工况下稳定极限铣削工艺参数,与实测数据相比,其最大相对误差为5.9%。以该预报结果作为边界约束条件,有利于实现面向最大金属去除率的铣削工艺参数优化。 展开更多

关键词 变工况 铣削颤振 3维稳定性 预报方法

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复杂机电产品多层级模块化设计方法的研究与应用 被引量：6

12

作者 马晓茜 王辉 +2 位作者 蔡长韬 古小平 马飞达 《机械设计》 CSCD 北大核心 2018年第8期80-85,共6页

针对复杂机电产品在模块划分中体现出的多层级特性进行分析研究,以各层级模块化特点切入:在系统层,整合单个或多个领域设备,构建模块化生产线和工厂;在整机层,架构以通用零组件和技术要素为基础的模块化产品平台,达成终端整机的多样化;... 针对复杂机电产品在模块划分中体现出的多层级特性进行分析研究,以各层级模块化特点切入:在系统层,整合单个或多个领域设备,构建模块化生产线和工厂;在整机层,架构以通用零组件和技术要素为基础的模块化产品平台,达成终端整机的多样化;在部件层,提出基于最小子集的模块划分与聚类方法,结合定性、定量手段聚类零部件;在零件层,对零件尺寸和结构特征单元进行合理化,实现模块信息的一体化管理。随后以E系列曝光机为研究对象,将多层级分析方法应用于该产品的模块化设计,在整机、部件、零件层应用上述系列方法进行实例验证,为复杂机电产品高效模块化解决方案的实现提供了参考。 展开更多

关键词 复杂机电产品 模块化产品平台 模块划分 聚类 多层级分析

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加工动、静涡旋盘涡旋曲面刀具的中心轨迹参数方程推导 被引量：2

13

作者 张学智 《工具技术》 北大核心 2022年第5期100-101,共2页

1引言涡旋式压缩机具有效率高、运转平稳、结构简单、形小量轻和噪声低等特点,于1900年由克劳克斯(Grox)发明,但受限于加工精度,这项发明一直未能变为现实。近几年,数控加工技术的发展使涡旋曲面加工成为可能,从而使涡旋压缩机在空调、... 1引言涡旋式压缩机具有效率高、运转平稳、结构简单、形小量轻和噪声低等特点,于1900年由克劳克斯(Grox)发明,但受限于加工精度,这项发明一直未能变为现实。近几年,数控加工技术的发展使涡旋曲面加工成为可能,从而使涡旋压缩机在空调、制冷等方面得到应用,成为一种新型制冷压缩机。涡旋式压缩机主要由动、静涡旋盘以及机架、电机、外壳等零件组成,其中,动、静涡旋盘是涡旋式压缩机的关键零件,很大程度上决定着涡旋式压缩机的性能,因此动、静涡旋盘的加工精度成为制造涡旋式压缩机的重要因素。 展开更多

关键词 涡旋压缩机 零件组成 涡旋式压缩机 静涡旋盘 加工精度 制冷压缩机 曲面加工 数控加工技术

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精密卧式加工中心空间误差的建模、 测量与补偿技术 被引量：3

14

作者 黄强 邓萌 钟开英 《机床与液压》 北大核心 2021年第15期87-92,共6页

采用空间误差补偿技术,可有效提高数控机床的空间定位精度。以一台精密卧式加工中心为对象,系统阐述其几何误差补偿中的关键问题及解决方案。通过三维误差建模与分析,得到该机床的21项几何误差中有17项需要测量和补偿,另外4项误差对机... 采用空间误差补偿技术,可有效提高数控机床的空间定位精度。以一台精密卧式加工中心为对象,系统阐述其几何误差补偿中的关键问题及解决方案。通过三维误差建模与分析,得到该机床的21项几何误差中有17项需要测量和补偿,另外4项误差对机床定位精度的影响甚微。以此为依据,设计误差测量及补偿方案,并给出误差的具体测量方法和补偿结果。结果表明:经过一次系统地误差测量与补偿,精密卧式加工中心的空间定位精度可以提高50%-70%;合理规划和实施空间误差测量,可大幅提高测量效率。 展开更多

关键词 精密卧式加工中心 空间误差 误差建模 误差测量 误差补偿

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精密卧式加工中心系列

15

《航空制造技术》 2010年第10期100-101,共2页

四川普什宁江机床有限公司的设计理念是精密、高效、可靠、环保合理的价格和维护费用。正是这种理念，宁江制造出了更为适合用户的机床——精密卧式加工中心系列。这种机床是在引进、消化吸收的基础上经过20多年的实际考验逐步完善的新... 四川普什宁江机床有限公司的设计理念是精密、高效、可靠、环保合理的价格和维护费用。正是这种理念，宁江制造出了更为适合用户的机床——精密卧式加工中心系列。这种机床是在引进、消化吸收的基础上经过20多年的实际考验逐步完善的新一代机床。 展开更多

关键词 卧式加工中心 设计理念 维护费用 消化吸收 机床

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