微凹坑超声电解滚蚀加工间隙多物理场特性及成形规律

针对径向超声能场滚蚀微细电解加工（RUR-EMM）间隙物理场变化复杂、能观性较差等问题,基于数值模拟方法,对加工中间隙多物理场耦合作用及变化规律进行研究。建立加工间隙内电场、两相流场、温度场、声场等多场耦合理论模型,通过数值仿真分析得出多场耦合相互影响变化规律、多场耦合下凹坑成型规律。研究结果表明：在振动频率20 kHz、振幅10 μm、加工间隙50 μm、工具阴极旋转角速度0.6°/s、电解液电导率7.9 S/m工况下,超声能场激励微细电解加工中,间隙内电解液周期性流入、流出加工区;电流密度随振动周期发生周期性变化;电解液温度随超声激励与电化学反应的综合作用升高;与滚蚀微细电解加工相比,RUR-EMM间隙内温度上升3.63%、电流密度提高1.45倍,间隙脉动流场有效促进了产物排出,RUR-EMM凹坑深度最大增加14.21%;微凹坑加工试验结果验证了理论模型的正确性,仿真与实际加工试验深度误差在17.07%以内。     

螺旋深小孔电解加工间隙多相流场特性及实验研究

针对电解加工(ECM)成形尺寸难以预测与控制问题,以螺旋深小孔ECM 为研究对象, 采用Mixture 多相流模型、扩展的资-着湍流模型与SIMPLEC 算法,应用流体力学分析软件Fluent 对 ECM 间隙两相流进行了数值模拟和验证性实验,揭示了ECM 间隙流场的流动特性。研究结果表明:间隙流场的流速分布影响着间隙内产物的排出规律,随着孔深加大,流速沿流程逐渐减小,使得加工稳定性变差;沿电解液流程方向上间隙气泡率含量逐渐增加,致使电解液电导率逐渐降低,工件加工后尺寸前大后小,增加出口背压在一定程度上可以改善这一问题;阴极形状影响着间隙内流场的流动特性,合理的阴极形状可避免间隙流场“死水区冶的形成及短路和烧伤现象发生。     

直通式迷宫静态工作特性的实验研究

建立了迷宫密封的静态实验系统，全面地研究了厚齿条件下齿形和结构参数对密封效率的影响，给出了齿尖相对厚度Ｔ／δ、空腔数Ｎ、间隙与空腔宽度比δ／Ｗ、深宽比Ｈ／Ｗ、齿形及流向的影响规律。     

闭式整体构件涡道电解加工流场设计与分析

闭式整体构件涡道的电解加工是型孔成型与型面拷贝的串联,流场设计是阴极工装研制的重要一环。在三维参数化软件UG平台上分别建立进液面积均为出液面积2倍的正流式与反流式加工两种装置模型,基于多物理场建模与仿真软件COMSOL Multiphysics对正、反流供液的间隙流场进行仿真。在相同电解液压力条件下,从流线图、速度云图、压力云图分析不同供液方式形成的不同间隙流场的区别。分析结果表明：反向供液端面和侧面间隙的流速均高于正向供液,反向供液流场更均匀、饱满。采用反向供液设计的工装进行工艺试验,加工过程平稳,无火花、短路发生,该套工装现已投入应用。     

基于电化学过程的电解加工间隙电场的研究

分析了电解加工电极界面双电层的特殊性。结合阴极设计的思路，讨论了电极表面去极化对电极过程的影响以及改变流场、改变电极表面电流分布对提高电解加工精度的作用。最后提出采用磁场改变电解加工间隙电场的分布，从而使加工精度得到提高的方法。因为在微观上磁场对电解液分子结构的作用和对作为带电粒子的离子运动方向的影响，构成了对电极过程和间隙电场的影响，宏观上表现为减少电解加工杂散腐蚀，减轻流纹。     

新型不同尺寸分布的脊状表面减阻特性研究

针对新型不同尺寸分布V型脊状结构,对其湍流边界层减阻特性进行了研究,根据新型脊状结构形状特殊性的特点,对其计算域、计算网格及其流动参数进行了合理化处理,采用雷诺平均N-S方程和RNG k-ε湍流模型计算新型脊状表面的湍流边界层流动和粘性阻力.通过与常见等尺寸脊状表面及光滑面的对比得出,新型脊状表面具有良好的减阻效果,减阻量近15%;新型脊状结构更有利于"二次涡"的形成与发展,而"二次涡"是产生并影响减阻效果的根本原因.     

电动汽车减速器齿轮修形对传递误差影响的研究

齿轮传递误差对电动汽车减速器的使用性能有重要作用,特别是对减速器运行状态下的NVH性能有重要影响.基于齿轮啮合原理,使用MASTA建立减速器仿真模型,选取不同的微观修形参数进行齿轮修形,得出不同修形参数对传递误差的影响规律;根据修形参数对传递误差的影响规律并结合实际经验,制定5种修形方案,通过MASTA仿真,选取最优的修形方案.研究表明:合理选择修形参数进行齿轮修形,可以很好改善齿面接触状况,降低齿面接触应力及齿根弯曲应力,减小齿轮传递误差,提高齿轮传动的NVH品质.     

精密机械用园弧齿轮齿形的演变与设计

精密机械用园弧齿轮形(本文简称园弧齿形)是钟表、定时器以及时控引信中机械主传动轮系所普遍采用的一种啮合齿形。本本简要介绍了园弧齿形所经历的摆线—修正—摆线—园弧齿形的不断演变和发展过程。介绍的国内外近期对园弧齿形的运动学和动力学的研究表明:园孤齿形的主要工作齿郭—齿顶园弧段,愈来愈偏离原摆线位置,这种齿形实质上已脱离了原理论摆线位置,这种齿形实质上已脱离了原理论摆线的范畴。此外,某些工业发达国家的齿形新标准已放弃了对齿根径向性的传统要求,而是采用使齿根增肥,强度提高的非径向直线齿根的园弧齿形。其实这种齿形在兵器工业时控引信中早已得到应用。园弧齿形脱离摆线范畴,不仅改善了力短传递特性和能量传递特性,而且也改善龊轮及其刀具加工的工艺特性。本文在介绍国外两种不同类型的园弧齿形标准参数换算后,还讨论了按照天津大学提出的我国园弧齿形标准草案讨论稿设计计算园孤齿形的方法和步骤。     

攻角对炮射冲压发动机进气性能的影响

采用结构化网格与二阶精度流场分区求解技术,对某冲压发动机超音速进气道特性进行了深入研究.通过数值模拟得到了在飞行高度3000m、飞行速度2.5Ma、不同攻角情况下,超音速进气道内外粘性流场复杂的波系结构,详细分析了攻角对进气道总压、流量等工作参数的影响.结果显示,随着来流攻角的增大,此进气道总压恢复系数变化不大,流量系数逐渐降低,而流场畸变则明显增大.     

仿鲨鱼鳃部射流减阻特性的仿真研究

针对鲨鱼鳃部射流表面流场特性针对鲨鱼鳃部射流表面流场特性建立了基于鲨鱼鳃部特征的仿生射流模型,采用数值模拟方法,在主流场入口速度为3 m/s、射流速度为0.02~1 m/s条件下,研究仿鲨鱼鳃部射流的减阻特性、分析其减阻机理。研究结果表明：当射流速度u＞0.1 m/s时,仿鲨鱼鳃部射流具有减阻效果,且减阻率随射流速度增大而增大。仿鲨鱼鳃部射流通过影响摩擦阻力和压差阻力改变减阻特性。仿鲨鱼鳃部射流对摩擦阻力的影响机理为：射流出口下游流场黏性底层增厚、速度梯度降低;同时形成反向旋涡,使流场存在稳定的大涡结构,降低了湍流脉动对壁面的作用。对压差阻力的影响机理为：射流速度作为一种附加动力,对压差阻力产生抑制效应,导致了模型压差阻力的下降。     

不锈钢表面的电化学机械复合抛光

不锈钢板在生产和装饰材料中得到越来越多的应用,其表面粗糙度对产品质量有着重要影响。研究了不锈钢板的高效电化学机械抛光,介绍了一台由立式铣床改装的电化学机械复合抛光装置,讨论加工电压、磨轮压力与加工效率的关系以及加工电压对表面粗糙度的影响。研究结果表明,电化学机械复合加工可以得到更高的加工效率和更好的加工质量。     

光滑和脊状表面湍流边界层流场对比试验研究

在低速风洞中使用热线风速仪测试了光滑表面和脊状表面同一位置处的边界层流向速度分布。对比分析湍流统计平均量发现,有减阻效果的脊状表面使近壁区流速变大、湍流度降低,但对高阶矩的影响不明显;通过计算动量损失厚度,发现脊状表面具有超过10%的减阻量。     

多系统集成电解加工控制策略与故障诊断方法研究

为了提高航空发动机整体叶盘、汽车发动机喷油嘴阀体等零件的电解加工精度、可靠性以及工作效率,创建了一种集合机床运动、电解液系统、加工电源、电极振动等多个系统为一体的电解加工集成控制系统,提出了一种基于多系统集成的控制策略与故障诊断方法。该集成控制系统在硬件组成上采用了分布式架构与模块化组建方法,由一个主控制器和多个二级控制器组成。在控制策略上采用了协同控制方法,每个二级控制器完成对各自子系统的控制,同时主控制器对二级子系统进行协同管理,从而实现对电解加工全过程控制。在电解加工故障诊断中,建立了较完善的加工信息采集系统,通过特征提取、加工模式识别等步骤对电解加工过程进行诊断。试验证明,该系统集成度高、响应快、操作方便、工作效率高,故障诊断效果好,可有效预防加工故障对零件及其加工系统造成的损坏,提高了加工可靠性。     

硬脆材料塑性区域加工研究综述

硬脆材料具有良好的物理和力学特性,在航空航天和工业生产中得到广泛应用。但由于其高的硬度和脆性,使其加工过程变得非常困难。塑性域加工方法的提出是解决硬脆材料加工过程中产生的缺陷的一种有效方法,因此硬脆材料的塑性域和脆性域加工转换的临界条件获得广泛研究。从塑性域加工机理、塑性域加工模型、表面/亚表面损伤和塑性域加工的影响因素对国内外的研究现状进行综述,提出了硬脆材料塑性域加工未来的研究方向。     

多工位同时加工的整体阴极及电解加工装置设计

为解决多工位复杂形状型槽的难成型问题,设计了一套能够实现多工位同时加工的整体阴极和电解加工(ECM)装置,通过试验优化结构参数;阴极工作型面的设计基于Laplace方程的反问题,从cosθ法求得的阴极雏形出发,通过ANSYS 8.0对间隙电场分布进行有限元计算,与实际工件的边界比较,修改阴极边界,进行下一轮迭代计算.通...     

电化学加工法制备微细工具电极试验研究

微细工具电极的获得及工艺过程控制是微细加工的关键。采用电化学方法制备微细探针和微圆柱体工具电极,在分析其成形机理的基础上,对影响微探针和微圆柱体电极的工艺参数,如通电方式、电解液浓度、电源性质、电极运动方式等进行分析。实验与分析的结果表明:采用液面下通电方式、适当浓度的电解液可以制得性能较好的探针;脉冲电源加工能够改善成形后微细电极的表面精度;电极的运动和脉冲电源由于破坏了腐蚀过程中的平衡,制备出的电极呈锥形。