纵-扭复合振动超声深滚加工试验研究

采用正交-响应曲面法对6061-T651铝合金进行纵-扭复合振动超声深滚加工和普通深滚加工对比试验,研究各工艺参数对表面粗糙度的影响。正交试验结果表明:在相同的工艺参数下,纵-扭复合振动超声深滚加工后工件的表面粗糙度值小于普通深滚加工;表面粗糙度值随着静压力、转速的增大先减后增,随着进给量的增大先增后减再增;进给量对表面粗糙度的影响最显著,静压力对表面粗糙度的影响最小。基于试验结果采用二次回归构建表面粗糙度数学模型,并采用响应曲面法分析工艺参数之间的交互作用,确定了最优工艺参数。     

自动炮击针表面性能提升技术研究

火炮在射击过程中击针受严重冲击振动及高温火药气体的冲刷，其在交变应力下产生表面疲劳裂纹，击针失效导致的火炮关键件寿命降低对火炮系统的整体性能影响重要。由于击针失效一般从表面开始，为改善其表面性能，研究了超声复合强化处理提高其表面综合性能。通过表面粗糙度、表面硬度和防腐性比较了传统加工和超声复合强化工艺。结果表明：超声复合强化处理的样件表面粗糙度为0.31μm，表面硬度相比传统加工工艺提高20%，击针寿命比传统车削工艺提高了约62%。材料表面的硬度和耐磨性能通过超声复合强化改善，性能大幅改善，使用寿命提高。     

圆环面铣刀高速铣削S50C模具钢的工艺参数研究

为了探究高速铣削过程中工艺参数对表面粗糙度的影响规律,采用多因素正交试验方法对常用模具钢S50C进行高速铣削试验,测量了使用圆环面铣刀铣削加工时不同主轴转速、进给速度、切削深度、切削行距、刀具倾角下加工工件的表面粗糙度,利用人工神经网络结合遗传算法建立了表面粗糙度预测与工艺参数优选模型,并且对模型的有效性进行了验证。结果表明,此方法可以用于切削加工前表面粗糙度的预测与工艺参数的优选,同时也为其他材料加工工艺参数的研究提供了方法。     

不同致密度Ti-6Al-4V粉末冶金工件的表面形貌及粗糙度

研究具有不同致密度的Ti-6Al-4V粉末冶金工件表面形貌,分析切削参数和致密度对其表面粗糙度的影响。Ti-6Al-4V粉末冶金工件表面出现因材料内部残余微孔隙而引起的微孔隙缺陷,且微孔隙缺陷随着粉末冶金材料致密度的减小而增大。随着工件相对致密度的降低,工件表面粗糙度先增大后降低。利用3水平4因素正交试验研究切削参数与材料致密度对工件表面粗糙度的影响,工件致密度对表面粗糙度的影响程度最小,在实际生产加工中可以忽略。获得已加工工件表面粗糙度的最优组合:切削速度为30 m/min、进给量为0.05 mm/r、切削深为1.5 mm和致密度为98.80%。     

表面完整性对高强度钢疲劳寿命影响的试验研究

研究了高强度钢34CrNiMo6 的加工表面完整性对弯曲疲劳寿命的影响规律。疲劳试件的加工采用不同的切削参数,对加工表面完整性相异的试件进行疲劳试验。研究结果表明:残余应力是影响试件弯曲疲劳寿命的主要因素,残余压应力可获得高疲劳寿命;当表面粗糙度Ry >10 滋m 时,表面粗糙度对疲劳寿命的影响显著;加工硬化对高强度钢疲劳寿命有不利影响,疲劳寿命随表面硬度的增加而降低;采用小刀尖半径和低进给速度可提高高强度钢的疲劳寿命。     

软固结磨粒群微观力学特性分析与试验研究

针对软固结磨粒气压砂轮加工过程中磨粒群内部发生剪胀效应,造成磨粒群表面局部堆积,进而引起工件表面产生划痕、降低二次精加工效率和表面质量的问题,建立磨粒群内部微观接触力学模型,揭示磨粒群内部力链传递过程。采用Li-Dafalias弹塑性剪胀本构模型,来反映磨粒群内部微观力-位移的关系。通过颗粒流三维分析PFC3D软件数值模拟具有不同孔隙率的磨粒群力链网络演化过程,以及加工件表面压强分布,结果表明：当孔隙率超过44%后,磨粒群内部力链传递路径消失;工件表面压强呈周期分布,随着孔隙率增大,压强幅值减小。搭建试验平台,通过光整加工试验得到孔隙率和磨粒目数对工件表面粗糙度的影响规律,结果显示：当采用磨粒目数800、孔隙率24%时加工得到的工件表面粗糙度较小,表面粗糙度轮郭算术平均偏差从313.74 nm降低到67.11 nm.     

双面研磨Si3N4圆柱滚子表面质量研究

为实现Si3N4圆柱滚子表面的精密加工,探究不同研磨工艺参数对试件表面粗糙度的影响规律.用双平面研磨进行单因子试验,通过粗糙度检测仪、扫描电镜对试件表面粗糙度、表面形貌进行分析.使用W5金刚石磨料、质量分数为3％的研磨液、研磨时间为30 min时,试件表面粗糙度为0.0433μm;而研磨速度为15 r/min时,表面粗糙度最小,为0.0359μm.双平面研磨中磨料粒度越小,试件表面粗糙度越低;研磨液的浓度、研磨时间、研磨速度对试件表面粗糙度的影响先减后增,合理采用研磨工艺参数,可得到高质量Si3N4圆柱滚子.     

基于切削参数的齿面润滑最大油膜压力预测模型构建

为填补基于齿面加工工艺参数预测齿面润滑的最大油膜压力的空缺,以高碳铬轴承钢为实验材料,首先,通过正交实验方案进行高速切削试验,探究齿面加工切削参数对表面粗糙的影响规律;其次,通过弹流润滑数值分析计算基于高速切削加工表面粗糙度的齿面润滑最大油膜压力;最终,通过MATLAB编程构建基于正交试验法的齿面润滑最大油膜压力预测模型。结果表明:切削参数对表面粗糙度的影响程度为每齿进给量切削速度切削宽度轴向切深;最大油膜压力与表面粗糙度呈正相关,最小油膜厚度受表面粗糙度的影响较小,可以忽略;通过最大油膜压力的经验公式可以看出,最大油膜压力受切削参数的影响顺序与表面粗糙度一致。     

表面粗糙度对接触疲劳寿命的影响

对调质42CrMo钢通过不同加工方法和表面镀铜,得到四种表面粗糙度,在JPM-1型接触疲劳试验机上进行了接触疲劳试验。结果表明,表面粗糙度由R_(?)0.65μm降到0.07μm,可使接触疲劳寿命提高5倍多。接触疲劳寿命与油膜厚度、表面粗糙度之间有线性关系。     

加工参数对T800碳纤维增强复合材料铣削质量的影响

增大层厚和增加牺牲层加工工序，是控制大型航空碳纤维复合材料构件形变和装配精度的重要手段，然而如何对其牺牲层进行大余量高效铣削的同时确保无撕裂分层损伤面临挑战。表面柔软的玻璃纤维保护层和内部坚硬的碳纤维复合材料牺牲层因二者的材料性能差异较大，在铣削加工过程中很难同时确保二者均无毛边和分层。为此以某大型航空构件使用的T800碳纤维增强复合材料侧面铣削为例，开展了加工参数对材料铣削质量的影响试验研究，通过分别对硬质合金玉米铣刀、金刚石涂层铣刀、碳纤维专用复合铣刀和双刃聚晶金刚石铣刀4种不同结构形式刀具的铣削力、铣削温度以及加工表面粗糙度进行试验研究，分析了不同加工参数对表面加工质量的影响。试验结果表明：加工表面毛边高度随主轴转速的增加有减小的趋势，随进给速度和径向切深的增加有增大的趋势；较高的铣削温度会引起不同方向的纤维断裂位置发生偏移，导致加工表面粗糙度增大；采用锋利的刃形和多微刃铣削方式，在确保内部碳纤维增强复合材料加工质量的前提下，能够显著改善加工表面的毛边现象，使用左右旋微刃结构的刀具可以使铣削过程更加稳定。     

低速单向走丝电火花线切割钛合金TC4表面粗糙度试验研究与建模

低速单向走丝电火花线切割在钛合金加工领域有着不可替代的作用和地位,但微观放电的复杂性决定了其难以建立有效的表面粗糙度数学模型,同时现有机床系统中并没有针对钛合金材料的加工参数。以钛合金TC4为试验研究对象,采用Design-Expert设计Box-Behnken试验并通过三维轮廓仪和扫描电子显微镜对加工后的表面形貌、功率频谱和重熔层进行分析。观测结果表明：电火花加工表面没有明显纹理,为各向同性,不同于磨削加工表面;当峰值电流为40 A,开路电压为100 V,脉冲宽度为18 μs时,裂纹延伸至TC4基体。利用响应曲面法通过模型选择和显著性检验得出三维表面粗糙度的2阶数学模型,能正确地映射出低速单向电火花线切割钛合金的工艺规律。为了提高模型预测精度和泛化能力,引入BP神经网络建立组合模型,试验验证结果表明：样本内相对误差均值由4.33%降低到3.26%,样本外相对误差均值由13.31%降低到8.50%,为电火花加工工艺仿真提供新的方法和途径。     

单晶硅电火花成形加工试验研究与工艺参数优化

针对电火花加工过程中材料去除率、表面粗糙度和电极损耗这3个工艺目标不能同时兼顾的问题,以P型单晶硅为试验加工对象,采用中心组合设计试验考察峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔对单晶硅电火花成形加工过程中材料去除率、表面粗糙度以及电极损耗的影响,引入响应曲面法建立材料去除率、表面粗糙度和电极损耗的2阶关系模型,方差分析结果表明响应模型具有很好的拟合程度和适应性。进一步分析实际加工条件对工艺参数的约束,以提高材料去除率,降低表面粗糙度和电极损耗为目标建立工艺参数优化模型,设计基于带精英策略的非支配排序遗传算法对优化问题进行求解。在最优解条件下材料去除率的验证结果与理论最优值的平均相对误差为4.9%,表面粗糙度的验证结果与理论最优值的平均相对误差为5.2%,电极损耗的验证结果与理论最优值的平均相对误差为5.7%. 验证试验表明,该算法能实现硅材料放电成形加工过程的工艺参数优化。     

脊状结构组合式轮片状阴极工作齿齿形优化设计

针对组合式轮片状阴极工作齿（TWTC）齿形优化设计,研究脊状结构的形状参数与减阻量之间的关系。根据湍流边界层粘性底层流速服从线性分布的规律,利用粘性底层流速分布公式来计算流场特性参数,提出将脊状结构、圆角过渡用于组合式TWTC齿形修形。对未修形、脊状结构、圆角过渡组合式TWTC修形的电解加工间隙流场进行仿真和试验验证。结果表明：采用脊状结构修形工作齿可以有效减小电解液流道的阻力,提高加工间隙电解液的流速,使加工间隙最高流速从42.5 m/s提高到58.6 m/s,加速了阳极溶解速度,提高了材料去除率;采用圆角过渡修形工作齿能够减少、甚至避免空穴、涡流、分离、气泡现象产生,实现均匀小间隙稳定深孔内螺旋线加工,提高加工精度和表面质量。     

深孔数控变径超声椭圆振动镗削加工方法研究

深孔镗削采用超声椭圆振动技术具有大幅降低切削力、抑制颤振和提高工件加工精度的优势。为充分发挥超声椭圆振动切削和数控加工优势,在研究固-固界面传振理论基础上,针对长径比大于20 的复杂内腔深孔件的加工难题,提出了一种新型数控变径超声椭圆双刃镗削加工方法,通过切削对比实验验证了超声变径双刃数控镗削比普通镗削更具有提高加工精度、表面质量、抑制颤振的优势。与普通切削相比,在相同加工参数下,加工孔直径16 mm,长径比23颐1,单边落差0. 5 mm 的深孔内腔轴类零件,超声镗削可达到表面粗糙度Ra 为0. 65 μm,表面质量和加工精度满足设计要求。数控变径超声椭圆振动镗削加工方法为深孔复杂内腔加工提供了一条有效途径。     

精密加工中表面完整性的综合评价

探讨了表面质量与表面完整性的区别,提出了表面完整性应包含传统的表面质量和工件的棱边质量的新观点。运用层次分析法( AHP),确定了表面完整性各特征参数的权系数值。在系统分析表面完整性的组成成分后,给出了科学评价表面完整性三个级别标准的基本方法,形成了更加完整的精密加工表面完整性的评价体系,对精密与超精密加工技术的快速发展有着理论指导意义。     

陶瓷基体表面粗糙度对Ni-Cr薄膜换能元性能的影响

研究了Al2O3(95%)陶瓷基底的粗糙度对Ni-Cr(80/20)合金薄膜及薄膜换能元性能的影响.利用磁控溅射法在不同粗糙度的基底上制备了Ni-Cr合金薄膜.通过扫描电镜、划痕法、4探针法对薄膜的微观结构、附着性能、电性能进行了研究.根据D-最优化法测定了基底粗糙度不同的薄膜换能元爆发电压、爆发电流.结果表明:随着基...     

纳米陶瓷材料超声振动磨削加工表面质量研究

研究纳米陶瓷材料磨削加工磨削力、磨削温度及表面粗糙度等表面特征,获取高质量的加工表面,是该工程材料得以广泛应用的重要前提。对纳米ZrO2陶瓷材料平板施加二维超声振动进行磨削,超声振动产生的空化作用、泵吸作用以及涡流作用,能一定程度上改善材料的加工性能、提高加工表面质量,实现纳米陶瓷材料的精密高效加工。结果表明:二维超声振动磨削与普通磨削相比,实际磨削力、磨削温度相对较低且随切削深度增加增长速度较慢;选取不同的磨粒粒度对纳米陶瓷材料进行磨削加工,超声振动加工的表面粗糙度值与普通磨削表面的粗糙度值相比相对较小。     

形状复杂零件的装夹参数确定算法

复杂型面零件的装夹是机械制造领域中的一个难点问题。零件装夹的确定依然取决于设计者或专家的经验与知识水平，难以满足日益增长的形状复杂零件的高精度加工要求。为此，首次系统地提出了一种装夹参数的确定算法。基于质点运动的速度合成原理和齐次线性方程组的解的’陛质，建立了定位正确性判定算法，以确定可行的定位点数目及其布局；基于静力平衡条件和齐次线性方程组的解的存在性，建立了零件加工稳定性分析模型及其算法，从而实现夹紧力大小、作用点、作用顺序的优选。该方法不仅能够验证夹具装夹方案的可行性，而且还能供装夹参数的合理设计时参考。     

水轮机叶片多轴数控加工的仿真环境构建

水轮机叶片多轴联动数控加工仿真环境,通过对数控机床、刀具、夹具及等加工过程映射构建.由测量数据建立叶片毛坯三维模型,用相关软件定义机床CNC功能.再据加工刀具几何参数建立其三维模型.将叶片模型变换到加工位置,算出五轴联动刀具轨迹.并以该刀具轨迹进行叶片切削过程、刀位轨迹及机床运动的动态仿真.     

消除陶瓷加工表面微裂纹的新方法

通过超声振动车削和普通车削、磨削陶瓷材料的试验研究及切削机理的探讨,探索出用超声振动车削能有效地消除陶瓷加工表面微裂纹,是陶瓷材料精密加工的一种新切削法。