阶梯钻钻削碳纤维复合材料/钛合金叠层板的实验研究

采用自行研制的阶梯钻对碳纤维复合材料/钛合金叠层板进行钻削实验,并与普通麻花钻进行对比。分析钻削力和钛合金切屑形态对孔质量的影响,研究不同加工参数下的钻削力、孔径及孔出入口质量情况。结果表明:钛合金层钻削力随主轴转速的增大而减小,随进给量的增大而增大;相比普通麻花钻,阶梯钻产生的钻削力更小,钛合金切屑排出顺畅,钛合金层和碳纤维复合材料层孔径值更接近于钻头直径,钛合金层和碳纤维复合材料层孔出入口质量更好。     

基于DEFORM-3D的7055铝合金三维钻削有限元分析

旨在填补7055铝合金三维钻削有限元模拟方面的不足,以T6态7055铝合金为研究对象,选用两种不同刀具对其切削力、切屑形态及切削过程应力分布进行实验和仿真分析。实验和仿真结果表明:钻削力与钻削速度呈负相关,与进给量呈明显的正相关;钻削速度越大、进给量越小,钻削力的实验值和仿真值的误差越小;麻花钻钻削时,切屑卷曲直径和切屑变形厚度的实验值和仿真值一致性高达94%,三刃钻钻削时,误差较麻花钻大,但误差低于15%,属于误差允许范围;横刃钻削应力与钻削中心距离呈负相关,麻花钻钻削时,有明显的最小切削刃钻削应力,大概在距离钻削中心2 mm处;在稳态钻削阶段,三刃钻的切削刃钻削应力明显高于麻花钻,进给量为0.2 mm/r时,在钻削过程的后期,麻花钻的切削刃钻削应力的增大趋势较三刃钻明显。     

钻削TC4钛合金薄壁件时钻削力的仿真研究

为提高钛合金TC4的可钻削性、减小对刀具的磨损,利用有限元分析软件ABAQUS对TC4钛合金薄壁件钻削加工过程进行动态仿真,获得钻削加工过程中钻削力的变化特征以及钻削参数对钻削力的影响规律,并分析应力的分布规律。仿真结果表明:在钻削厚度小于钻尖高度的薄壁件时,在钻头主切削刃与副切削刃的交点切入工件时钻削轴向力和扭矩达到最大;钻削轴向力和扭矩随着主轴转速和进给量的增大而增大,且转速和进给量越大,这种变化越明显;钻削时的最大应力分布在横刃和主切削刃与工件的接触部位。     

氟金云母陶瓷钻削参数对刀具磨损的影响

通过氟金云母可加工陶瓷钻削试验,测试钻头主后刀面磨损宽度,计算材料去除体积。以单位材料去除体积的刀具磨损量(VB/V)为考查对象,通过单因素试验法讨论了刀具材料、冷却条件、主轴转速、钻头角度等加工参数对刀具磨损的影响。试验结果表明:刀具材料主要影响切削过程,氟金云母陶瓷钻削加工中,不宜选用高速钢钻头;冷却条件对刀具磨损率影响比较显著,加工过程中应采取必要的冷却措施;当主轴转速3 000相似文献   

刀—屑摩擦对斜角切削切屑流动特性影响的仿真研究

采用显式有限元程序,对不同刀—屑摩擦系数时的斜角切削过程进行三维仿真实验,研究切屑在前刀面上的流动特性,刀—屑摩擦对切屑流动方向和螺旋卷曲半径的影响规律和作用机理。结果表明,斜角切削时,切屑从切削刃处以倾斜方向流出,然后沿前刀面产生侧向弯曲,因此切屑流出速度方向与刀刃法向的夹角逐渐增大;当切屑与前刀面分离后,形成螺旋卷屑排出。刀—屑间摩擦力的分布情况是引起切屑在前刀面上产生侧向弯曲的主要原因。随着刀—屑摩擦系数的增大,切屑在前刀面上侧向弯曲曲率减小,而切屑螺旋卷曲半径增大。而且,刀具前角越小,刀—屑摩擦对切屑流动特性的影响越大。     

刀具形状及工艺参数对模具钢NAK80高速切削过程的影响

通过建立等效二维高速切削有限元模型,对影响模具钢NAK80切削过程的因素进行研究。通过Johnson-Cook材料本构方程描述材料特性,切屑的分离采用基于断裂力学的几何—物理分离准则,用修正的库伦摩擦定律表征前刀面与工件的接触状态。对不同刀具前角、切削速度、切削深度下的高速切削过程进行仿真,分析不同参数下切屑形态、切削力与切削温度的变化情况。结果表明,合理的选择刀具前角、切削速度与切削深度,可以优化切屑形态,降低切削力与切削温度,对切削过程的优化具有一定的指导意义。     

基于声发射CFRP加工刀具磨损及孔出口损伤研究

针对碳纤维复合材料加工过程中刀具磨损及孔出口损伤问题,监测CFRP钻削过程的声发射信号,分析不同钻削参数和不同孔数下刀具后刀面磨损、声发射信号及孔出口损伤。结果表明:在钻削过程中,转速一定时,随着进给量的增加,刀具磨损速度加快,声发射信号幅值也增大,孔出口处更容易产生撕裂与毛刺。声发射信号幅值小于1.5 V,孔出口质量较好;当幅值大于1.5 V,则孔出口产生撕裂与毛刺。刀具的磨损会引起声发射信号的变化,利用小波包分析提取刀具磨损声发射信号的频段能量特征,通过监测这些频段的能量百分比变化可有效判断刀具的磨损情况。     

基于Ansoft Maxwell的电磁阀响应性能优化设计

利用电磁有限元软件Ansoft Maxwell对某电磁阀的响应性能进行优化设计,利用软件的变参数化计算功能,得到电磁阀的响应时间随弹簧刚度、弹簧安装力以及不锈钢无磁垫片厚度变化的关系曲线.通过仿真分析结果,对电磁阀进行改进设计,采取增大弹簧安装力、提高弹簧刚度和增加不锈钢无磁垫片的措施,使得电磁阀的响应性能能够满足发动机的输出要求.     

PBX切屑的细观特征及形成机理研究

采用激光粒度仪测试高聚物粘结炸药(PBX)切屑的粒径,表明相同工艺参数下加切削液的切屑平均粒径大于干车削的,同时粒径随进给量增大而增大,随机床主轴转数提高而减小,未体现出与车削深度相关的明显关系.利用SEM观测发现PBX切屑主要有针状、块状和鳞片状三种细观形态,切屑的形成体现为裂纹的成核扩展导致的宏观断裂,并主要表现为炸药颗粒的穿晶断裂.使用工业CT探测试样亚表面表明裂纹的扩展路径和刀具工件相对运动状态以及工件结构边界条件有关,方向指向较为薄弱的工件表面.建立的切屑形成过程唯象模型有助于理解切屑的形成机理.     

新型零泊松比类蜂窝结构面内非线性刚度研究

几何非线性刚度研究对变形飞行器结构大变形的应用具有重要意义。为研究具有正弦波纹壁的零泊松比类蜂窝结构面内大变形时的非线性力学行为,基于非线性梁理论,考虑几何非线性建立了大变形下的非线性力学模型。利用有限元仿真验证了理论分析方法的正确性,通过参数分析讨论了几何参数对等效应力-应变曲线的影响。结果表明,随着应变的增加,结构的几何非线性造成结构的等效拉伸刚度增大;应力-应变曲线受波纹度、蜂窝角、厚度比的影响较大,受高度比影响不明显。     

多股螺旋弹簧疲劳寿命影响因素

多股螺旋弹簧(简称多股簧)是一种由多根钢丝螺旋绞绕成钢索而形成的圆柱螺旋弹簧,目前关于多股簧在疲劳失效领域的研究较少.针对多股簧疲劳失效的问题,以实际应用中的多股簧为研究对象,从多股簧钢丝断裂特征和多股簧几何参数对其疲劳寿命的影响进行分析研究.结果表明:钢丝表面缺陷是造成裂纹萌生降低疲劳寿命的主要原因,钢丝表面缺陷包括...     

叠层复合材料超声振动辅助螺旋铣削制孔工艺的试验研究

针对某40CrNiMoA/玻璃纤维增强塑料（GFRP）航空叠层复合材料构件连接孔的制孔质量差和加工效率低的问题,提出了超声振动辅助螺旋铣削制孔新工艺。分析了超声振动辅助螺旋铣削制孔方法的刀具运动轨迹,给出了超声振动有效加工的振幅范围,在相同的切削速度与加工效率下,分析比较了3种不同 工艺方法的切削力、切削温度及制孔质量。试验结果表明：相对普通螺旋铣削与钻削,超声振动辅助螺旋铣削加工40CrNiMoA材料时切削力分别降低25%和40%,最高切削温度降低15.7%和22%;加工GFRP材料时,最高切削温度降幅分别为16.5%和50%,且孔出口撕裂、毛刺等缺陷明显减少,达到制造要求。     

Tool Wear Estimate in Milling Operation by FEM

Many researches show that, in metal cutting process, tool wear rate depends on some cutting process parameters, such as temperature at tool face, contact pressure and relative sliding velocity at tool/chip and tool/workpiece interfaces. Finite element method（FEM） application enables the estimate of these parameters and the tool wear. A tool wear estimate program based on chip formation and heat transfer analysis is designed and compiled with Python to calculate the wear rate and volume, and update tool geometry according to the tool wear. The progressive flank and crater wears in milling operation are estimated by the program. The FEM code ABAQUS/Explicit and Standard are employed to analyze chip formation and heat transfer process.     

双圆弧齿轮的螺旋角误差对其传动误差的影响分析

该文应用圆弧齿轮的啮合原理， 分析研究了螺旋角误差对双圆弧齿轮传动过程中传动误差的影响规律， 并且介绍在条件允许时， 增大齿轮螺旋角， 有利于减小双圆弧齿轮传动过程中的传动误差， 进而提高其动态传动性能．     

平面曲线端铣加工过程铣削力的建模与预测

针对平面曲线端铣加工过程,提出一种考虑瞬时进给方向的铣削力预测方法。铣削加工时每齿进给量、切入/切出角以及瞬时切屑厚度等铣削参量随着曲线曲率的改变而变化,将单个频齿周期内的曲线加工过程看做是一系列铣削条件恒定的微小稳态加工过程,建立了等效进给量、切入/切出角的矢量计算模型,通过计算每一微小阶段的铣削参量,推导了平面曲线端铣中基于傅里叶级数展开的铣削力模型。以PCrNi3MoVA钢为工件材料,分别进行圆弧和Bezier曲线端铣加工试验,试验结果表明,预测的铣削力在幅值和变化趋势上与试验测量结果吻合良好,验证了该铣削力预测方法的有效性。     

高氮不锈钢工艺性能研究

以高氮钢板材为研究对象,探索高氮奥氏体不锈钢的加工工艺性能,进行加工硬化表面粗糙度、切削力、刀具磨损、钻孔、攻丝及排屑性能试验。结果表明,高氮钢材料加工硬化严重,切削力不高于普通结构钢,加工后可获得良好的表面粗糙度。     

格栅翼外形参数对气动特性影响的数值计算研究

用计算流体力学方法系统地研究了格栅翼的格数、格壁厚度、格壁前后缘倒角对格栅翼气动特性的影响。结果表明：格数增加使格栅翼的阻力和升力都增大,而阻力增大得更显著;格壁厚度对阻力影响较大,对升力影响较小,格壁厚度增大,格栅翼的阻力显著增大;格壁前后缘倒角使阻力明显减小,而对升力影响不大。     

螺旋角对双圆弧齿轮动态行为的影响分析

该文基于圆弧齿轮的啮合传动特点， 应用已建立的双圆弧齿轮单自由度啮合振动模型， 理论研究了螺旋角对双圆弧齿轮传动过程中振动行为的影响， 结果表明， 在条件允许时， 取较大的螺旋角有利于提高双圆弧齿轮传动过程中的动态性能．     

SiCp/Al复合材料超精密车削切屑形成机制及形成过程模型

通过观察切屑根部和切屑的形态及金相微观组织,采用细观分析法和金属切削理论分析法相结合,研究、分析了天然单晶金刚石（SCD）和聚晶金刚石（PCD）刀具超精密车削SiC_p/2024Al和SiC_p/ZL101A复合材料时的切屑形成机制,并建立了这两种材料的切屑形成过程模型。结果表明：切屑呈厚度准周期性变化的锯齿状;切削变形时工件材料中微裂纹的动态形成和扩展、剪切角周期变化是形成这种切屑形态的两种主要机制;该材料微观上的不均匀性、材料本身的各种缺陷以及大量不可变形增强颗粒的存在,使得切削时剪切区材料产生大量的微裂纹和微空洞,而其微观组织特性、力学性能特性以及切削时周期性的滑-停现象决定了剪切角周期变化;增强颗粒体分比、切削速度、进给量、刀具刃口半径是影响切屑形成的主要因素。