摘要：针对目前光动力治疗皮肤癌中光敏剂传递效率低及光穿透深度不足的问题,提出一种用于光动力抗肿瘤的双层微针,双层微针由可溶针尖和不溶基底两部分组成.可溶针尖能够精准地将光敏剂递送至肿瘤组织内部,提高传递效率.针尖溶解后留存在组织内的不溶基底为高能光子提供稳定的光传输通道,增强光穿透深度,以激活深层光敏剂.为设计递送性能及光导性能良好的光动力抗肿瘤双层微针,采用COMSOL Multiphysics软件建立双层微针针尖结构在皮肤组织内的光敏剂扩散模型,研究针尖几何尺寸与药物扩散浓度的关系.同时,基于蒙特卡洛方法建立双层微针基底结构的皮肤黑色素瘤组织光学模型,研究基底几何尺寸对光导性能的影响.最终获得性能最优的双层微针几何尺寸.借助ANSYS Workbench软件建立其力学模型以验证该微针的刺入性能.研究结果表明:本文所设计的光动力抗肿瘤双层微针具备良好的力学性能,能够顺利刺穿皮肤组织,并通过可溶针尖将光敏剂靶向递送至肿瘤部位.不溶基底在肿瘤组织内建立稳定光导路径,有效促进光子传输.该微针设计建立了高效光动力抗肿瘤治疗方案,拓展了肿瘤非手术治疗的新途径.

摘要：提出基于贪心策略的复杂曲面加工刀具路径关键刀轴矢量序列整体优化方法,以及基于关键刀轴矢量插值的球头铣刀五轴加工复杂曲面光顺刀具姿态生成方法。计算各关键刀位刀触点处的刀轴矢量可行域,基于贪心策略从刀轴矢量可行域中选择关键刀轴矢量序列并且插值关键刀轴矢量序列,检查加工路径刀轴矢量序列是否存在碰撞干涉,进而获得可行的关键刀轴矢量序列集合。根据光顺评价指标从可行的关键刀轴矢量序列集合中选择最优的关键刀轴矢量序列,然后获得整个加工路径光顺的刀轴矢量序列。试验结果表明,该方法生成的复杂曲面加工刀具姿态能够使机床旋转轴运动平稳。

摘要：旋转轴的位置无关几何误差(PIGEs)是影响五轴机床加工精度的重要因素。以AC双转台五轴机床为研究对象,提出一种基于差分演化算法的旋转轴PIGEs辨识方法。首先,建立机床旋转轴PIGEs和球杆仪杆长变化的关系模型,使用已有的辨识方法获得机床旋转轴PIGEs初始解,然后定义优化目标函数,通过差分演化算法整体优化求解旋转轴PIGEs,提高旋转轴PIGEs辨识准确性。实验与仿真的结果表明提出的旋转轴PIGEs辨识方法可有效提高辨识准确性。

摘要：为解决在机械加工过程中刀具的磨损及崩刃对加工质量和效率的影响,通过机器人学习技术,设计一套基于EMD-PSO-HMM刀具磨损监控系统。首先提取不同刀具磨损状态下主轴的电流信号,由于传统小波分析及傅里叶分析在信号分析过程存在一定局限性,文章采用EMD算法对加工过程中主轴电流信号进行不同尺度信号分解并提取特征参数,将提取的特征值输入HMM模型进行训练迭代。为解决HMM模型在模型训练的过程中存在局部最小值的问题,文章引入粒子群算法对HMM模型的输入参数进行全局搜索以达到最优值。基于以上形成的EMD-PSO-HMM刀具磨损监控系统在实际刀具磨损状态评估过程中具有较高的准确性。

摘要：电解质等离子体抛光技术在非晶合金结构件的应用仍处于探索阶段,而且会产生含较高浓度的重金属和氟离子废液。为了提高锆基非晶合金结构件的表面质量以满足其使役性能,研究抛光时间、工作电压、硫酸铵浓度、初始温度、工件入水深度、阳极挂具材料等电解质等离子体抛光工艺参数对锆基非晶合金表面粗糙度、晶化情况的影响,并利用正交试验进行参数组合优化,对比不同参数对于表面粗糙度的影响显著程度。最后针对抛光后废液污染的问题,探究并配套合适的废液处理方案。结果表明:影响抛光后材料表面质量因素的显著程度为抛光时间>工作电压>初始温度>硫酸铵浓度,最优抛光工艺参数组合为抛光时间8 min,工作电压220 V,初始温度88℃,硫酸铵浓度为5%,此时表面粗糙度为0.103μm。经化学混凝沉淀法和离子交换树脂法组合工艺处理后,出水废液中的重金属和氟离子浓度均能达国家电镀污染物排放标准。研究成果可为电解质等离子体抛光在锆基非晶合金的实际生产提供工艺指导,有助于推广锆基非晶合金结构件的产业化应用,促进锆基非晶合金的大规模工业生产。

摘要：类金刚石(DLC)涂层因其优良性能在有色金属和复合材料等材料的切削刀具表面广泛应用。基于DLC涂层刀具的使役性能,详述了DLC刀具涂层制备方法,主要包括离子束沉积法、磁控溅射法、电弧离子镀法和等离子体增强化学气相沉积法;阐述了不同类型DLC涂层材料的结构特征与性能特点,总结了DLC涂层刀具存在的膜—基结合力差、涂层厚度低和热稳定性差等问题及其优化方向;结合不同材料的加工特点,介绍了DLC涂层刀具在有色金属以及复合材料等材料加工中的应用情况;展望了DLC涂层未来的发展方向。

摘要：在重型切削中需优化刀具负倒棱结构,以提高刀具寿命,提出了TOPSIS与灰色关联相结合的刃口参数优化方法。基于层次分析法和熵权法构建组合权重,确定各评价指标的加权因子;通过TOPSIS法计算其Euclid距离,并根据灰色关联分析计算各备选方案到正、负理想解的灰色关联度,获得关于Euclid距离和灰色关联度的综合相对接近度;分析各参数各水平对排序结果的影响程度,确定最优的负倒棱刃口参数组合;通过优化刀具的有限元仿真分析,验证该方法对刀具刃口优化设计的有效性。

摘要：叶缘作为航空发动机叶片的关键部位,其加工精度直接影响叶片的气动性能,降低叶缘表面粗糙度和轮廓度对延长发动机服役寿命至关重要。为此,设计并开发了固结树脂金刚石弹性抛光轮,基于机器人平台研究钛合金叶片叶缘的抛光工艺。采用正交试验法探索主轴转速、进给速度、加工压力、磨料粒径4个主要工艺参数对叶缘表面粗糙度及轮廓度的影响规律。试验确定的最佳工艺参数组合是:主轴转速为800 r/min,进给速度为6 mm/min,加工压力为4 N,磨料粒径为10~14μm。在此最佳参数组合下,钛合金叶片叶缘抛光的综合效果较好,其表面形貌得到改善,面型精度提高,表面粗糙度由初始的1.165μm降为0.213μm,轮廓度由初始的0.048 mm降为0.016 mm,可满足使用要求。

摘要：金属玻璃钻削高温极易导致光发射、大毛刺和孔烧蚀等严重问题。研究锆基金属玻璃在干切削、冰冻切削和切削油条件下的钻削过程、钻削特征及孔质量,通过对比三种冷却润滑条件下的轴向力动态变化过程、钻削能、刀具磨损以及孔口毛刺,提出适用于金属玻璃钻削加工的工艺方法。研究结果表明:刀具磨损积累与热软化是影响金属玻璃钻孔过程及轴向力动态变化的主要因素;干切削会使孔材料处于过冷液态,导致孔无法成形。金属玻璃入口孔毛刺主要为冠状和无规则扭曲形毛刺;出口孔毛刺主要为冠状毛刺。冰冻切削仅适用于低速钻削金属玻璃;切削油条件下高速钻削金属玻璃可获得最佳孔口质量和最长刀具寿命。

摘要：随着航空航天、医疗器械、汽车制造等领域的发展,零部件的制造越发复杂化和柔性化,对刀具智能化的需求也越来越强烈。相对于传统刀具,智能刀具融合了传感器、数据处理、数字孪生等现代技术,在机械加工中应用智能刀具对改善零件质量,提高生产效率,降低生产成本效果明显。智能刀具系统实现了从智能刀具结构设计、切削状态监测、刀具状态感知到加工反馈控制的全过程闭环管控。提出智能刀具的内涵以及使刀具智能化的多种关键技术,从刀具智能优化设计、切削状态监测、刀具状态感知、切削过程调控四个方面综述了刀具智能化关键技术的研究成果。最后总结了智能刀具系统在未来制造业中的应用前景,指出了实现刀具智能化亟待解决的问题和未来的发展方向。