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面向工业5.0 的人机协作增材制造

面向工业5.0 的人机协作增材制造

摘要：工业5.0 是一种以价值驱动的新兴制造模式，其中人本智造是核心理念之一。然而，目前人本智造研究主要聚焦于系统层级，针对增材制造等特定工艺应用的研究仍然较少，因此亟需明晰相关科学问题与关键挑战。基于人-信息-物理系统的理论体系，提出了面向工业5.0 的人机协作增材制造参考框架，建立产品-经济-生态三层次模型,并结合增材制造技术的内在特点和功能演进阐释了人机协作增材制造的基本概念。围绕产品开发流程，讨论了关键使能技术，包括万物互联、人工智能、数字孪生、扩展现实、智能材料等。最后，探讨了人机协作增材制造在产品层、经济层、生态层中的典型应用，包括个性化产品设计、交互式制造、面向工艺链的人机协作、众创式设计、分布式制造和节能减排等。该框架旨在研究人机协作增材制造，通过发展人-信息-物理系统理论，首次系统地阐述了其核心概念、关键技术和典型场景，以推动增材制造向人机协作的工业5.0 范式转变，更好地满足用户个性化需求。
机械 2024年12月02日
基于工业机器人的复杂曲面磨抛关键技术综述

基于工业机器人的复杂曲面磨抛关键技术综述

摘要：磨抛加工是提升零件表面质量和精度的重要方法之一。基于工业机器人系统的复杂曲面磨抛技术正逐渐成熟，凭借灵活、占地小、精度高、成本低等优势正逐渐取代人工磨抛和数控机床磨抛成为主流。通过分析基于工业机器人的磨抛加工原理，引出影响机器人磨抛加工精度效果的关键问题：磨抛加工轨迹的规划精度和力控制精度，前者关注加工效率和精度之间的平衡，后者则更侧重于加工的精度和一致性；从这两个方面出发，总结机器人磨抛系统加工轨迹规划方法和柔顺力控制策略的研究目的、特点和成果进展。机器人磨抛系统加工轨迹规划以应用与改进传统数控机床磨抛中常用的加工路径规划方法为主，出现了少量根据机器人特性提出的加工路径规划方法；磨抛柔顺力控制技术出现了被动柔顺、主动(阻抗控制、力/位混合控制)及智能控制等策略，对比分析了各方法原理、研究应用情况和优劣；并提出了未来可能的发展方向。为该领域的研究者提供指引。
机械 2024年11月29日
机器人热控技术研究现状综述

机器人热控技术研究现状综述

摘要：现今，采用机器人代替人类完成各种危险的任务已经成为一种趋势。然而，机器人在高温环境下的应用受到热控技术发展的严重制约。本文首先介绍了机器人内部热敏感器件及相应的温控研究工作，进而对近年来机器人热控技术的发展现状进行了综述与分析，最后对高温环境下机器人热防护的关键问题和技术应用分别进行了探讨与展望。
机械 2024年11月28日
多自由度机械臂直写3D打印过程的可变角度参数影响研究

多自由度机械臂直写3D打印过程的可变角度参数影响研究

摘要: 为解决传统三轴打印在曲面领域制备能力不足的瓶颈，克服阶梯效应等缺陷，本文设计研发了一种基于多自由度机械臂的直写式3D 打印平台，并采用硅橡胶材料开展打印实验，系统研究了喷头打印角度对线条几何形状和多层线条成型效果的影响，最终制备出高保形性的结构样品。研究表明: 改变喷头引导角进行打印时，随着喷头引导角度的增大，硅泡沫线条宽度的一致性更高，且引导角大于0°时所打印的线条横截面形状规则，多层结构的成型效果良好，并可改善大跨距下的线条塌陷问题。本文实验结果揭示了打印高保形性硅泡沫的多角度工艺规律，与传统的竖直方向或法线方向相比，喷头引导角大于0°时打印的硅泡沫结构保形性更高，可为曲面传感器、共形天线等对保形性要求较高的应用场合提供借鉴指导。
机械 2024年11月27日
微动磨蚀及表面防护技术回顾

微动磨蚀及表面防护技术回顾

摘要：系统讨论了微动磨损及其与腐蚀耦合的失效机理和表面防护技术，为提高机械零部件的可靠性和延长使用寿命提供理论支持和实践指导。重点分析了固体自润滑涂层、液体润滑膜、树脂基涂层等低摩擦表面技术在减轻微动磨损方面的应用效果及其作用机理，并且对比了一系列微动磨损与腐蚀防护技术的利与弊，揭示了防护手段对腐蚀磨损性能的优化机理。此外，还讨论了低摩擦表面腐蚀防护设计的策略，包括基于表面工程的正向设计和基于失效分析的逆向推演，并对耐磨蚀涂层设计进行了深入探讨。最后，总结了微动磨蚀防护技术的研究进展，并对其未来的发展方向进行了展望。通过以上综合性的研究和分析，为提高机械零部件在复杂工况下的耐磨性和抗腐蚀能力提供了重要的理论依据和技术参考。
机械 2024年11月25日
内燃机活塞环材料及表面处理技术研究现状与发展趋势

内燃机活塞环材料及表面处理技术研究现状与发展趋势

摘要：活塞环是内燃机中重要的零部件之一，该部件的摩擦损耗占内燃机总摩擦损失的26%。因此，活塞环材料的选用及其表面处理研究对于优化提升内燃机性能、延长服役寿命具有重要意义。简单介绍并总结了内燃机活塞环常用材料及其发展趋势，详细综述了激光表面织构技术、表面涂层技术以及表面复合技术在内燃机活塞环减摩抗磨方面的研究和应用现状。其中，激光表面织构技术（LST）可起到接纳磨屑、保持油膜等作用，从而降低活塞环表面摩擦和磨损，但由于织构形貌和几何参数特征对摩擦学性能的影响较为复杂，仍需结合实际工况进一步研究并优化。以镀铬、热喷涂、气相沉积及激光熔覆为代表的涂层技术也常用于活塞环的表面强化处理，但涂层材料种类繁多，难以形成统一的行业标准进而规模应用。此外，通过合理复合多种表面处理技术，比如微弧氧化与电泳沉积复合、超声滚压与离子渗氮技术复合、磁控溅射和低温离子渗硫复合等，可实现优势互补、发挥协同作用，有效改善接触表面的摩擦性能，为活塞环的减摩增寿研究开拓了新的思路。最后对未来活塞环材料开发应用及其减摩抗磨方面的研究发展进行了展望。
机械 2024年11月11日
齿轮精密塑性成形理论技术装备研究与应用

齿轮精密塑性成形理论技术装备研究与应用

摘要: 齿轮是传动系统的核心基础件, 被广泛应用于机械、汽车、航空航天装备等领域。齿轮传统制造技术为切削加工,其材料利用率低、加工周期长, 特别是金属流线切断, 损害齿轮性能, 无法满足高端装备发展需求。齿轮精密塑性成形制造技术具有节能、节材、高效和优质等特点, 是高性能齿轮技术发展方向。阐述了齿轮精密塑性成形理论方法, 分析了国内外圆锥直齿轮、圆柱直齿轮和圆柱螺旋/ 斜齿轮精密成形技术特点; 介绍了齿轮精密成形典型装备及产线, 总结了齿轮无切削摆辗精密成形和锻造精密成形应用情况。此外, 展示了圆锥螺旋齿轮多自由度包络成形和非圆齿轮锻造成形新方法, 为高性能齿轮无切削成形制造技术装备研究与应用提供了参考。
机械 2024年11月08日
高强度金属棒料精密剪切分离技术研究进展

高强度金属棒料精密剪切分离技术研究进展

摘要: 金属棒料切断分离的下料工序是大多数机械零件成形制造的第1 道工序。传统冲床剪切和带锯锯切的工艺方法由于存在不同程度的切断力大、断面质量差、生产效率低和材料浪费等问题，难以适用于中大直径的高强度金属棒料的高效精密切断。依据剪切下料的锻压设备类型及加载速度，将处于研究及推广状态的高强度金属棒料的精密剪切分离技术分为低速和高速两类，从工艺原理、设备类型、断面质量以及剪切效率等方面对不同精密剪切分离技术进行了探讨。相比于传统下料技术，高速精密剪切分离技术切断效率及断面精度更高，并提出了该技术进一步的研究方向。
机械 2024年11月06日
金属3D打印数字化制造研究进展

金属3D打印数字化制造研究进展

摘要：数字化制造将传统的制造过程转化为数字模型，实现对整个制造流程的智能控制，进而快速生产出满足要求的产品。金属3D打印是一个具有多物理场强耦合作用、过程强时变扰动、内禀关系非线性以及多变量与多目标等特点的复杂物理过程，实现金属3D打印全流程的数字化控制，有望解决当前3D打印零件质量一致性和性能稳定性低的瓶颈问题，推动高质量3D打印技术的发展。本文首先分析了金属3D打印的技术特征和数字化制造的基本内涵，随后从3D打印过程数据在线监测、数字化仿真、物理与信息系统交互3个方面综述了金属3D打印数字化制造的研究进展，最后讨论了数字化制造在金属3D打印领域的未来研究重点，展望了发展前景。
机械 2024年10月17日
基于数字孪生的热处理智能化技术研究进展

基于数字孪生的热处理智能化技术研究进展

摘要： 为减少热处理智能化技术数据孤岛的状态，数字孪生的运用被广泛关注。数字孪生技术是智能化制造领域的先进智能技术，也是解决数据孤岛的重要方法之一。本文介绍了数字孪生技术与基于数字孪生的热处理研究现状。以车间数字孪生框架为基础，从物理车间、虚拟车间、车间服务系统、孪生数据4 个方面介绍数字孪生的研究现状，分析了各部分中存在的主要问题。针对基于数字孪生为基础的热处理技术，结合传统热处理技术与特殊热处理的智能化研究进展，分析数字孪生技术在热处理中的应用与进展。
机械 2024年10月14日