针对传统挤出生产车间设备种类的多样性给工厂数据采集和统一监控带来的难题,研究一种基于OPC UA的数据采集与监控系统。以挤出生产线为研究对象,通过系统功能需求分析,设计总体技术框架。对生产数据分类整理,建立服务器地址空间信息模型,采用KEPServerEX搭建本地OPC UA服务器,实现不同设备生产数据的实时采集和封装。使用OPC UA基金会提供的SDK开发OPC UA客户端对接OPC UA服务器,完成对服务器地址空间信息节点的统一采集和处理,同时上传至数据库为上层业务系统提供数据支持。最后基于.NET平台,采用C#语言开发挤出生产线集中监控系统。应用结果表明:该系统能够实现对底层设备生产数据有效的监控和记录,使多源异构数据格式和设备通信得到统一。

针对液袋缺陷检测系统检测效率低和动作时序难以规划的问题,对液袋缺陷检测系统动作源气缸进行了运动特性数学建模并利用MATLAB中的龙格-库塔法仿真得到气缸运动特性曲线,依据仿真结果和每个工步的行程计算每个工步的动作时间。根据每个工步时间和缺陷检测工艺流程,设计动作时序并绘制时序图;对时序图进行详细分析,提出缺陷检测分拣流程简化方案和检测动作并行方案,通过这两个方案对动作时序进行了优化。优化后重新计算缺陷检测时间,结果表明优化后检测效率提升了41%;优化后能够实现高效液袋检测,即将液袋缺陷检测系统嵌入液袋生产线并不会影响原有的生产效率。

进给系统作为立式加工中心的重要部件之一,其振动特性对产品的加工质量具有重要影响。以某大型立式加工中心为研究对象,建立了滚珠丝杠进给系统的刚柔耦合模型,分析进给系统的丝杠动态特性,研究了丝杠在不同转速范围内的振幅变化规律,分析了滚珠丝杠的静态和动态力学响应。模拟仿真的结论验证该大型立加机床进给系统能达到设计要求,并为大型立加机床进给系统的设计优化提供了理论依据。

主轴箱是立式加工中心的重要部件,其静动态特性对加工中心的加工精度以及平稳性有重要影响。以某型号立式加工中心主轴箱为研究对象,应用SolidWorks建立主轴箱的三维模型,利用ANSYS Workbench软件对其在典型工况下进行静动态特性分析。根据主轴箱静动态特性分析结果可对主轴箱结构进行优化设计。利用ANSYS Workbench中拓扑优化模块对主轴箱结构进行拓扑优化,根据拓扑优化结果以及实际工作情况,对主轴箱结构进行合理的改进。对比改进前后的分析结果可知:改进后主轴箱质量减少2.3%、最大等效应力减小3.34%,静刚度得到提高,达到优化目的。该研究结果为其他类型机床主轴箱优化设计提供参考。

针对生产线前期规划设计阶段技术经验依赖性强、设备联调耗时长等问题,以刹车盘柔性制造生产线为研究对象,综合利用三维建模仿真、面向对象程序设计和物流仿真等技术,依据刹车盘机械加工工艺特点和生产线控制流程,建立具有生产线制造过程仿真、工艺流程优化、机器人轨迹规划和碰撞检测等功能的刹车盘柔性制造生产线仿真模型。分析生产线的产量、单个工件生产耗时、设备利用率等,并对比分析不同方式优化后的数据。结果表明:基于ECRS原则的生产线工艺路线优化对生产线的产能有一定提升;基于精益生产的生产线平衡优化能大幅提升产能以及显著减少单个工件生产耗时。

QCS014液压实验台原有的“矩阵板”控制线路复杂、控制方式单一，不能满足机电液集成控制方面的教学与科研要求。保持其原有液压部分不变，根据机电液集成控制系统组成结构，利用模块化设计思想对实验台电气控制部分进行改造，将其分为主控模块、电源模块、PLC模块、按钮开关模块、继电器模块、信号显示模块等几个功能相对独立的模块，构建一个机电液集成控制开放实验平台。

在分析了液压系统参数实时检测重要性的基础上，设计了温度、压力和流量的在线检测系统。该系统以AT89$51单片机为控制核心，通过数据采集系统对三种参数进行数据采集、信号调理和A／D转换，采用LCD进行数据显示，实现了液压系统的在线监控，为完善液压系统监控手段，扩大监控范围提供了一种新的方法。

在内冷却平面磨削系统中供液系统在磨削加工中提供一定流量的洁净切削液供液系统设计的关键在于系统流量的确定。通过对内冷却平面磨削过程中切削液喷射过程进行分析为了简化计算将径向流道内液体的流动看做定常流动其流速为径向流道中点处的流速利用牛顿定理可推导出液体在径向流道中点处的流速计算公式从而得到供液系统流量。实践表明按该文的方法计算出的供液系统流量是合理的据此设计出的供液系统成本低、性能可靠能够很好地满足内冷却平面磨削加工的需求。

针对传统液压油污监测系统的不足，根据滤膜堵塞法原理，以CC2430射频模块为核心，设计了一种高精度液压油污远程监测系统。该系统采用ZigBee无线通信技术，将采集的数据传送到协调器，再通过RS232与计算机监控中心连接，具有高精度、高可靠性、远程通信、在线显示等特点。结果表明，该系统能实时监测油液中固体颗粒物污染度的变化情况，对延长液压系统使用寿命，判定设备工作正常与否有重要的意义。

为解决湿式驱动桥壳结构传统优化中的低效性和不确定性,提出了一种将响应面模型与可靠性相结合的优化设计方法。该方法从建立全液压湿式驱动桥壳有限元模型出发,结合拉丁方试验设计方案,利用最小二乘法构建驱动桥壳的二阶响应面近似模型。在此基础上,以驱动桥壳最大应力最小为优化目标,以驱动桥壳结构几何参数为设计变量,建立可靠性优化模型。对某驱动桥壳的优化结果表明,优化后的桥壳最大应力降低了10.91%,桥壳质量降低了10.93%,在满足相应强度要求的条件下有效降低桥壳的质量,达到可靠性设计的目的。