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第18届全国特种加工学术会议

作者：陈兴玉刘小栋周金文连芩孟佳丽中国电子科技集团第三十八研究所西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室

高精度、轻量化以及复杂精巧的结构设计和先进制造工艺是研制高性能雷达天线的基础。利用熔融沉积3D打印技术、激光扫描光固化3D打印技术分别成形了ABS和树脂天线基体,并分析了天线基体的表面形貌与表面粗糙度。利用化学镀铜工艺对非金... 详细信息

高精度、轻量化以及复杂精巧的结构设计和先进制造工艺是研制高性能雷达天线的基础。利用熔融沉积3D打印技术、激光扫描光固化3D打印技术分别成形了ABS和树脂天线基体,并分析了天线基体的表面形貌与表面粗糙度。利用化学镀铜工艺对非金属天线基体进行了表面金属化处理,开展了镀层表面形貌、镀层表面粗糙度、镀层金属厚度以及镀层与天线基体结合力的研究。研究结果发现,利用3D打印成形的非金属ABS天线基体和树脂天线基体表面呈现出"阶梯效应",分层结构明显,表面形貌良好,没有出现裂纹或者较大的缺陷;表面粗糙度测量发现ABS天线基体反射面的平均粗糙度为1.086±0.193μm,上表面的平均粗糙度为3.309±0.4μm。树脂天线基体反射面的平均粗糙度为3.315±0.146μm,上表面的平均粗糙度为1.461±0.32μm。利用化学镀铜工艺对ABS和树脂天线基体进行表面金属化后,经激光共聚焦显微镜及扫描电镜观测发现,表面不再存在"阶梯效应",而且镀层金属表面包覆均匀,致密且没有出现漏镀状况。对金属化后天线表面粗糙度测量发现,ABS天线反射面的平均粗糙度为2.085±0.101μm,上表面的平均粗糙度为3.361±0.334μm。树脂天线反射面的平均粗糙度为3.953±0.343μm,上表面的平均粗糙度为3.551±0.265μm。相比于化学镀前天线的表面粗糙度,金属化后天线的表面粗糙度均增大。金属镀层厚度测量发现,在相同的化学镀工艺条件下,ABS天线铜镀层厚度为29.687±2.54μm,树脂天线铜镀层厚度为54.234±3.37μm。热震实验测试分析镀层的结合力中发现,经化学镀铜ABS天线和树脂天线表面无鼓泡或起皮现象,表明通过该种化学镀铜工艺在ABS天线和树脂天线表面进行金属化后,金属镀层与基体结合力良好,金属镀层的抗冲击强度高。同时显示出3D打印非金属复杂结构天线经表面金属化(化学镀)处理的技术,在开发高精度、轻量化及复杂精巧的天线上具有优势。

关键词： 3D打印天线表面粗糙度化学镀铜镀层结合力

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点阵结构空气舵及内部流体热流固耦合研究

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宇航总体技术 2018年第6期2卷 50-58页

作者：向羽刘彬张树哲李俊峰魏培魏正英西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049 北京宇航系统工程研究所北京100076

开展了钛合金TC4材料激光粉末床熔融(LPBF)工艺研究,在此基础上设计了多孔轻质空气舵模型,并基于有限差分法(FDM),采用三维流固耦合共轭传热数值计算方法,利用流体体积法(VOF)追踪流体自由液面,研究了典型的点阵夹层结构的空气舵内部冷... 详细信息

开展了钛合金TC4材料激光粉末床熔融(LPBF)工艺研究,在此基础上设计了多孔轻质空气舵模型,并基于有限差分法(FDM),采用三维流固耦合共轭传热数值计算方法,利用流体体积法(VOF)追踪流体自由液面,研究了典型的点阵夹层结构的空气舵内部冷却液动态换热过程的相互影响过程,考虑了冷却液与钛合金材料蒙皮间的耦合传热及湍流换热。结果表明,空气舵的内部流体压强随速度的增加而增加,从而导致流体出口的速度增加。当压强增加到一定程度时,流体的出口以水柱形式喷出。虽然较大的流体速度可以带走较多的热量,但是影响远小于对压强的影响。综合考虑空气舵的服役要求,获得了合适的冷却水入口速度。

关键词：激光粉末床熔融空气舵热流固耦合点阵结构流动换热

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非晶碳薄膜载流子输运和压阻行为研究

非晶碳薄膜载流子输运和压阻行为研究

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TFC'19第十五届全国薄膜技术学术研讨会

作者：郭鹏马鑫陈仁德张琪赵玉龙柯培玲汪爱英中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室中国科学院宁波材料技术与工程研究所机械制造系统工程国家重点实验室西安交通大学

非晶碳（a-C）薄膜sp/sp比值、sp团簇大小等会显著影响薄膜的电子输运行为以及压阻特性,相关作用规律尚不明确。本研究采用磁控溅射技术,通过改变沉积过程中基体上施加的负偏压,制备了一系列sp/sp比值稳定、sp团簇大小不同的无氢非晶碳... 详细信息

非晶碳（a-C）薄膜sp/sp比值、sp团簇大小等会显著影响薄膜的电子输运行为以及压阻特性,相关作用规律尚不明确。本研究采用磁控溅射技术,通过改变沉积过程中基体上施加的负偏压,制备了一系列sp/sp比值稳定、sp团簇大小不同的无氢非晶碳薄膜,并系统研究了其电学性能并探索了压阻特性。结果表明:当负偏压从0增加到300 V时,薄膜sp含量保持在52±1.5%,同时a-C中sp团簇尺寸在1.63～1.93 nm范围变化。在-50 V时,薄膜中sp团簇尺寸最大,同时薄膜电阻率最低0.32Ω·cm,这是由于sp团簇之间的平均跳跃距离减小所致。此外,对于-50 V和-100 V偏压下沉积的a-C薄膜,在100-350 K温度范围内,表现出变程跳跃传导（variable range hopping, VRH）导电行为。压阻测试表明a-C薄膜的压阻系数（GF）在1.4-12.1范围内,GF随薄膜sp含量和sp团簇尺寸变化。另外,集成了基于a-C的MEMS力传感器在0-1.16N范围内灵敏度为80.7μV/V/N,非线性度约1.3%,且可重复5000次试验循环。

关键词：无氢非晶碳 sp2/sp3比值 sp2团簇载流子输运压阻特性

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准滑动模态控制在四级倒立摆的应用

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火力与指挥控制 2018年第7期43卷 104-107页

作者：胡耀各冯祖仁西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049 中国电子科技集团公司第二十八研究所南京210007

提出了一种新的滑动模态控制,对四级倒立摆进行了控制仿真。实验表明所提出来的采用类sigmoid函数的准滑模控制可以有效地完成四级倒立摆的稳定控制,并能够减弱高频抖振。该方法对于高阶倒立摆的控制实践具有一定的理论指导价值。

关键词：四级倒立摆切换函数趋近律准滑模控制

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适用于磁压榨吻合的平移钳的设计

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现代生物医学进展 2019年第2期19卷 366-369,365页

作者：田波彦付珊赵广宾吕毅严小鹏西安交通大学第一附属医院肝胆外科陕西西安710061 西安交通大学医学部启德书院陕西西安710061 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710049 西安交通大学机械工程学院陕西西安710049 西安交通大学先进外科技术与工程研究所陕西西安710061 陕西省再生医学与外科工程技术研究中心陕西西安710061

目的:提出了磁压榨吻合操作中可用于磁体夹持固定的平移钳的结构设计方案。方法:分析本团队多种原创性磁压榨吻合技术操作中存在的缺陷和不足,认为目前磁压榨吻合操作中依靠术者徒手控制或利用现有血管钳对磁体进行夹持和固定,是造成操... 详细信息

目的:提出了磁压榨吻合操作中可用于磁体夹持固定的平移钳的结构设计方案。方法:分析本团队多种原创性磁压榨吻合技术操作中存在的缺陷和不足,认为目前磁压榨吻合操作中依靠术者徒手控制或利用现有血管钳对磁体进行夹持和固定,是造成操作中诸多不便的主要原因。从力学角度分析了常规血管钳夹持磁体易导致磁体滑脱的原因,指出设计加工磁吻合专用钳是解决目前磁吻合操作不便的有效措施。在此基础上提出了利用平移钳来固定磁体的结构设计方案,并从力学角度进行了受力分析,设计出了用于磁压榨吻合操作中磁体夹持固定的平移钳。结果:平移钳的结构设计能够稳定夹持磁体,避免磁体滑脱;同时,借助齿轮传动结构控制钳头的平行移动能够更好地控制磁体的精准对吸和分离,可进一步简化操作,避免副损伤,节省手术操作时间。结论:平移钳能满足多种形状及大小的磁体的夹持和固定,可有效控制磁体的吸合与分离,极大地方便操作。该平移钳加工简单,使用方便,有助于推动磁压榨吻合技术在临床广泛开展。

关键词：磁压榨技术磁吻合平移钳

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非金属3D打印天线的结构成形精度测试方法与差异性分析

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电加工与模具 2019年第3期 64-68页

作者：周金文陈兴玉刘小栋连芩杨春成中国电子科技集团第三十八研究所安徽省技术标准创新基地安徽合肥230088 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710054 陕西聚高增材制造科技发展有限公司陕西西安714099

确定了一种雷达天线结构,应用激光扫描光固化技术、熔融沉积技术和控性冷沉积技术分别成形光敏树脂天线、ABS天线以及PEEK天线,并对成形精度与差异性进行了分析。对三种材质天线的尺寸精度测定发现,树脂天线尺寸精度最高,其次是PEEK天线... 详细信息

确定了一种雷达天线结构,应用激光扫描光固化技术、熔融沉积技术和控性冷沉积技术分别成形光敏树脂天线、ABS天线以及PEEK天线,并对成形精度与差异性进行了分析。对三种材质天线的尺寸精度测定发现,树脂天线尺寸精度最高,其次是PEEK天线,ABS天线尺寸精度最差;对三种不同材质的天线的表面粗糙度测定发现,树脂天线表面粗糙度最小,达到了3.65μm,显示了最佳的表面质量。

关键词： 3D打印天线尺寸精度表面粗糙度

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考虑径向热力耦合的主轴----轴承系统热网络稳态温度场分析

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轴承 2018年第10期 24-29页

作者：王东峰刘译励解添鑫张进华杨浩亮洛阳轴承研究所有限公司河南洛阳471039 河南省高性能轴承技术重点实验室河南洛阳471039 滚动轴承产业技术创新战略联盟河南洛阳471039 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710054 北京控制工程研究所北京100190

为快速有效地预测主轴-轴承系统的稳态温度场,考虑径向热应力、离心应力及装配应力的影响,利用主轴-轴承径向热力耦合热网络模型,分析了轴系的发热特性。结果表明:主轴-轴承系统在轴承处温升明显,螺旋冷却管道对降低轴承外圈温升作用明... 详细信息

为快速有效地预测主轴-轴承系统的稳态温度场,考虑径向热应力、离心应力及装配应力的影响,利用主轴-轴承径向热力耦合热网络模型,分析了轴系的发热特性。结果表明:主轴-轴承系统在轴承处温升明显,螺旋冷却管道对降低轴承外圈温升作用明显,随着转速的升高,轴承温升加剧,冷却效果也更加显著。

关键词：角接触球轴承稳态温度场热力耦合热网络模型

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灰色预测在机器人力顺应控制中的应用

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机械设计 2018年第12期35卷 17-22页

作者：胡耀各冯祖仁陈涛西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710049 中国电子科技集团公司第二十八研究所江苏南京210007 中国电子科技集团公司第十研究所四川成都610036

大部分机器人控制系统都存在时延性,而过长的时延势必对机器人力顺应控制产生不利的影响,利用灰色系统预测模型对机器人末端受到的力进行预测,提前将其输入到阻抗控制器中,驱动机器人提前响应,降低控制回路纯时延对系统实时性的影响。... 详细信息

大部分机器人控制系统都存在时延性,而过长的时延势必对机器人力顺应控制产生不利的影响,利用灰色系统预测模型对机器人末端受到的力进行预测,提前将其输入到阻抗控制器中,驱动机器人提前响应,降低控制回路纯时延对系统实时性的影响。机器人试验平台是FANUCLRMate200ic六自由度工业机器人,采用在线预更新JOB的方法实现机器人的连续运动控制,造成控制系统存在较大的时延,所以需要对其受力进行多步预测才能达到预期的效果。试验表明,灰色预测模型将系统纯时延造成的位置误差降低到不加预测时的43.11%。

关键词：机器人顺应控制时延灰色预测模型平均绝对误差

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生物制造关键基础科学问题

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中国科学基金 2018年第2期32卷 208-213页

作者：杨华勇赖一楠贺永陈华伟顾忠泽帅词俊徐弢李斌贺健康叶鑫浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027 国家自然科学基金委员会工程与材料科学部北京100085 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 东南大学生物电子学国家重点实验室南京210096 中南大学机电工程学院长沙410000 清华大学机械工程系北京100084 苏州大学骨科研究所苏州215007 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710054

基于第178期"双清论坛"的学术研讨,回顾了生物制造领域近年来在机械、医学与生命科学等学科交叉中所取得的主要进展和成就,凝炼了该领域未来5—10年的一些关键科学问题,探讨了前沿研究方向和可能的科学基金资助重点。

关键词：生物制造生物3D打印医工交叉

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基于FPGA的离散量接口控制器设计

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现代电子技术 2017年第20期40卷 83-86页

作者：安书董李明段小虎毕宏彦中航工业西安航空计算技术研究所陕西西安710068 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710049

在航空电子系统中,离散量数字电路的应用和需求越来越多,而传统的离散量接口芯片集成度较低,功耗较高,且在恶劣环境下,离散量的稳定性和可靠性很难得到保证。基于上述局限,介绍一种新型离散量数字接口转换芯片,能够将28 V航空电源电平... 详细信息

在航空电子系统中,离散量数字电路的应用和需求越来越多,而传统的离散量接口芯片集成度较低,功耗较高,且在恶劣环境下,离散量的稳定性和可靠性很难得到保证。基于上述局限,介绍一种新型离散量数字接口转换芯片,能够将28 V航空电源电平转换为TTL电平,由于其高集成、低功耗,并且能够在恶劣环境下展示出较稳定的性能,因此具有广泛的应用前景。同时,对该芯片的读/写操作提出一种不同于传统的"CPU+专用芯片"的控制方法,采用可编程逻辑器件(FPGA)来实现对该芯片的控制,以VHDL语言编写控制逻辑,用Xilinx集成开发环境对设计进行了综合,并编写测试码从而进行仿真。结果表明,该方法不但能够对该芯片进行读/写控制,还能极大程度提高系统处理数据的能力,并具有更高的稳定性和可靠性。

关键词：离散量数字接口读/写控制可编程逻辑器件 VHDL

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