异型结构零件高效电解加工工艺

介绍了航天发动机高温合金异型结构零件的电解加工工艺方案,并分析了试验结果。通过合理设计工具阴极和选用合适的电解加工工艺参数,可实现异型结构零件的高效电解加工。     

直驱式数控转台双面刹车机构的力学特性分析

为了解决直驱式数控转台零件加工时台面固定的问题,提出了一种直驱式转台的双面刹车机构。结合刹车机构的结构,利用微分的方法计算出机构的刹车力矩。为了进一步分析机构中的关键零部件刹车盘,应用有限元分析软件Ansys Workbench对刹车机构进行接触应力分析,以获取关键零件刹车盘的变形量及应力值,其最大等效应力为77.447 MPa,远小于刹车盘材料的许用应力,表明刹车盘的强度满足设计要求。通过模态分析获取其前6阶的固有频率和振型,表明刹车盘在激振频率为689.68、864.65、881.25、893.63 Hz时刹车盘会产生共振,应在零件加工时尽量避免这些频率以保证加工精度。最后实测刹车力矩并与计算值对比,力矩吻合度为93%,并对比设计所需刹车力矩,计算出安全系数为1.437,刹车力矩满足设计要求,验证了刹车机构的合理性和工作的可靠性。     

大尺寸渐开线齿圈精冲技术

针对大尺寸渐开线齿圈的结构特点,结合精冲工艺特征分析了精冲制齿工艺的技术难点,设计了精冲模具。为了满足精冲工艺过程所需的三向压应力,针对性地开发了凸起式反压板结构和窄边凹模结构。结合凸起式反压板结构和窄边凹模结构特点,开展了大尺寸渐开线齿圈零件数值模拟实验和精冲制齿工艺实验,并对所加工的零件进行了检测。采用精冲工艺加工的大尺寸渐开线齿圈剪切面无撕裂,齿部变形区材料在三向压应力作用下,发生了较大的塑性变形,产生了加工硬化,齿部硬度值有了很大提升,提高了齿部耐磨性。所加工的齿圈零件齿根部表面硬度可达384 HV,齿侧部表面硬度相对于齿根部较低,硬度最大处为344 HV。通过精冲加工的齿圈零件齿部具有较高的残余压应力,能够提高零件齿部的耐疲劳性能,有效地增加了零件的使用寿命。零件齿部切向残余压应力为290.4 MPa,轴向残余压应力为455.6 MPa。     

140MN大型热模锻压力机模架结构方案的有限元分析

大型热模锻压力机模架价值高、使用年限长、加工复杂。在模锻精度要求越来越高的今天,选择合适的导向形式和顶杆形式具有重要的意义。本文应用ANSYS Workbench软件对不同的模架结构方案进行有限元分析,结果表明:花瓣形顶杆孔模座与矩形顶杆孔模座最大应力相当,但是矩形顶杆孔周围应力为264MPa,花瓣形则为251MPa,花瓣式模架受力情况更好;当顶杆孔圆角半径为8mm时模架最大应力为614.6MPa,圆角半径为12mm时模架最大应力为541.5MPa,适当增大圆角半径可降低最大应力;此外,X形导轨模架比导柱后置式模架刚性更好。     

电解磨削加工方法研究现状

电解磨削作为一种电化学复合加工方法,广泛应用于难加工材料和复杂型腔零件的加工。对目前研究较多的几种电解磨削加工方法的相关工艺、理论、控制方法及应用情况的研究进展做了系统介绍,指出伺服控制是电解磨削的发展趋势。     

整体构件电解装置的设计

整体构件结构特殊,强度高,体积小,大大简化了零件的装配,提高了发动机的推重比,广泛应用于航空航天等制造领域;但整体构件腔体结构复杂,材料硬度高,采用机械加工刀具的加工难度非常大,甚至刀具无法到达加工区域。而电解加工可一次成型,生产率高,特别适合于加工复杂腔体零件。针对整体构件的形状特点,对电解加工的外装置进行了设计,确保加工过程零件的绝缘、导电、装夹。通过对零件的试加工,针对电解加工过程出现的密封问题、腔体位置偏离问题进行探讨,在设计结构的基础上进行了方案的优化设计。实验证明:合理的工装能够满足整个零件加工过程的需求,从而避免机床的腐蚀,并最终保证零件成形的位置以及尺寸。     

SLM成型零件型腔内表面电解辅助磁粒研磨加工研究

为了去除选区激光熔化技术成型的零件表面缺陷和降低表面粗糙度,并寻求最佳的加工参数。从理论上解析电解辅助磁粒研磨的加工机理,利用仿真软件模拟加工区域的磁感应强度分布,设计Box-Behnken试验方案,先对材料为Ti6Al4V的钛合金工件表面进行电解钝化,后进行机械磁粒研磨,根据试验结果建立表面粗糙度的二次响应回归方程并对建立的数学模型进行方差分析,最后用响应面分析法分析主轴转速、磨料粒径、电解温度和电解电压对表面粗糙度的影响规律,得到最佳的加工参数,在最佳工艺参数下对磁粒研磨和电解辅助磁粒研磨的加工效果进行比较和分析。建立的回归方程调整后的拟合优度为92.14%,经过优化后的电解辅助磁粒研磨最佳加工参数如下:电解液为浓度16%的硝酸钠溶液,电解温度28℃,电解电压12 V,磨料粒径180μm,主轴转速1 100 r/min,使用磁粒研磨加工60 min后,工件表面粗糙度由原始的Ra 10.7μm降为Ra 0.52μm,使用电解辅助磁粒研磨加工60 min后,工件表面粗糙度由原始的Ra10.7μm降为Ra 0.354μm。使用电解辅助磁粒研磨可以有效去除选区激光熔化技术成型零件型腔内表面的缺陷,并降低零件的表面粗糙度,通过响应面分析法可以有效优化加工参数,使用电解辅助磁粒研磨加工比单一磁粒研磨加工的加工效果好,加工效率高。     

薄壁毂齿形径向成形工艺研究

针对传统薄壁毂零件齿形部分加工的缺点,研究并设计了一种薄壁毂齿形径向成形工艺及装置。运用DEFORM-3D软件对成形过程进行有限元模拟,分析了模具相对运动速度和摩擦系数两个主要因素对成形质量的影响。以最大载荷为指标选取了两组较好的试验方案,通过对比分析载荷-行程曲线、应力应变等确定了最优工艺参数。结果表明:摩擦系数对成形最大载荷的大小影响最大,最优工艺参数为模具相对运动速度10 mm·s-1、摩擦系数0.12。根据最优工艺参数进行径向成形试验,制得了合格的零件,为薄壁毂类零件齿形部分的成形提供了新的方法。     

枪管渐速膛线数控电解加工方法的研究

针对现有膛线电解加工方法存在的只能加工固定缠距膛线、不能加工渐速膛线等问题,根据膛线电解加工方法和工作原理,提出枪管渐速膛线数控电解加工方法。通过对渐速膛线数控电解加工方法相关理论的分析,确定渐速膛线数控电解加工方法原理方案。新的渐速膛线数控电解加工方法不仅解决了在同一台设备上加工不同类型和规格膛线的问题,而且简化了机床结构,为枪管膛线电解加工提供了新的加工方法和设备,对枪管膛线的研究和发展具有重要的作用和实用价值。     

基于ANSYS的Q345R厚板焊接数值模拟研究

利用ANSYS14.0软件中的高斯分布热源,通过在40 mm厚Q345R钢板对接U形和X形坡口焊接建立焊接有限元模型,对温度和应力场进行了研究分析。结果表明:焊接熔池外围的等温线呈卵形,U形坡口相对于X形坡口,热源温度场较均匀。对于X形坡口,x方向最大拉应力为322 MPa,最大压应力为-271 MPa; y方向最大拉应力为154 MPa,最大压应力为-181 MPa; Mises最大应力为301 MPa。对于U形坡口,x方向最大拉应力为305 MPa,最大压应力为-259 MPa; y方向最大拉应力为73.1 MPa,最大压应力为-183 MPa; Mises最大应力为305 MPa。可以发现除了Mises应力,X形坡口x向、 y向残余应力均大于U形坡口残余应力。     

旋转移动式深孔电解加工

旋转移动式深孔电解加工是指在加工过程中,零件作旋转运动,阴极作直线移动的电解加工方法。目前,筒形零件内孔多采用零件不旋转、单纯阴极移动的电解加工方法,采用零件旋转、阴极移动式加工方法,尚不多见。这种加工方法工艺装备通用性大,阴极精度要求不高,容易制造,能够保证零件的同心要求,提高加工精度。对于较大直径的深孔,是一种较好的加     

基于多色集合理论的机械零件加工路线方法研究

首先对箱体类零件典型加工路线进行了分析,介绍了当前箱体类零件的加工过程,接着提出了一种新的系统分析方法——多色集合理论.在分析了多色集合理论的基本思想及其相关概念的基础上,结合多色集合理论的特点,对机械零件产品加工工艺过程进行数学建模,通过建立递阶结构图,列出关系矩阵,求取零件加工方案,并结合实际经济效益选取最佳工艺路线.最后,通过具体的实例验证了此分析方法的有效性,为机械零件产品加工工艺方案的选取提供了新思路.     

基于有限元的制动模架静强度与疲劳强度分析

以某动车组车下悬挂式制动模架为研究对象,对4种超常载荷组合工况以及4种运营载荷组合工况进行仿真分析。依据EN12663标准和相关设计要求,进行制动模架的静强度分析;依据EN12663和BS7608等相关疲劳设计标准,进行制动模架的疲劳强度分析。结果表明,在4种超常载荷组合工况下,工况2的Mises峰值应力最大,应力值为233.6 MPa,节点位于制动模架横梁与中间板连接焊缝处,该值小于模架基于安全系数S修正后的许用应力300 MPa,因此该模架的静强度满足要求;在4种运营载荷组合工况下,工况2的最大主应力峰值最大,应力值为29.65 MPa,节点位于制动模架横梁与中间板连接焊缝处,该值小于BS7608标准中F级焊接接头疲劳许用应力40 MPa,由此可以评定该模架的疲劳强度符合标准。     

不规则内腔体电解装置的设计与试验

针对不规则内型腔内部结构扭曲、深而窄的特点,提出了两种电解加工装置设计方案。借助计算机UG设计软件,通过有限元分析比较,结果表明:在承受相同载荷的条件下,第二种方案零部件的变形量较小。通过实验验证了该方案满足电解加工的要求。     

电解加工基本知识讲座(六)

电解加工工艺我国自一九五八年初在膛线加工方面成功地采用了电解加工工艺并正式投入生产以来,电解加工工艺的应用有了很大的发展,已经成功地应用于膛线、花键孔、深孔、内齿轮、链轮、异形零件、模具等等的加工。由于新电解液及充气电解加工工艺的应用,进一步提高了成型零件的电解加工精度,因而一些复杂零件如叶片、模具等也采用了电解加工这一新工艺。     

JCL-3×1800液压剪板机机架的有限元分析及结构改进

采用有限元软件ANSYS对JCL-3×1800液压剪板机机架施加移动载荷,分析机架在各个载荷步下的变形、等效应力、等效应变,结果表明机架危险截面的最大等效应力在30~50 MPa之间,而机架屈服极限为235 MPa,因此机架结构满足强度要求。以有限元分析的结果为基础,提出4种结构改进方案,并分别进行分析,得到较优的方案,为机架的结构改进提供依据。     

复杂薄壁零件数控加工变形误差控制补偿技术研究

高性能航空发动机整体叶盘、大小叶片转子、离心叶轮、叶片等零件广泛采用钛合金薄壁结构。加工过程中的切削力、残余应力将产生零件加工变形及加工误差。本文重点讨论了薄壁零件加工过程中的切削力建模和工件加工表层残余应力的分布规律,提出了对叶盘零件加工变形误差的补偿方案。通过建立精确的切削力、残余应力预报模型,对切削加工过程进行力学仿真,优化切削参数、补偿刀位轨迹,进而实现薄壁结构叶盘零件的精密数控加工。     

基于堆焊-电解的复合3D加工技术

建立了基于堆焊-电解的复合3D成形系统,包括弧焊机器人、数字化焊机以及电解加工设备等.通过机器人堆焊对工件进行快速成形,进而采用电解加工设备对其进行精密修形,得到与预设三维实体模型尺寸一致的成品零件.提出了一种名为螺旋递进重熔的路径规划方式,可以很好的解决堆焊成形中的塌陷问题.针对低碳钢与铝合金两大类材料进行3D成形工艺试验,发现分别采用氯化钠电解液以及磷酸硝酸钠混合电解液进行电解加工可以得到表面光洁的零件.结果表明,利用堆焊-电解复合3D加工系统可以在无模具的条件下制备尺寸精确、表面光洁的零件.     

电解研磨复合加工技术在孔后处理中的应用

电解研磨复合加工方法是把电解加工和研磨加工结合起来，利用中性电解液通以适当的电流，在磨料研磨和电解溶解共同作用下，对零件进行快速、高效的精密加工。把这一加工技术运用于孔后处理中，对该技术的工艺原理、表面粗糙度的影响因素、加工精度及金刚石磨头的使用寿命等方面进行了研究分析。试验结果表明，该技术能有效去除孔加工后的变质层（如再铸层等），降低表面粗糙度值，降低或消除残余应力，提高表面质量。     

轴承圈加工残余应力及其径向热变形研究

热变形的大小受零件的形状、材料以及表层残余应力等因素的影响。本文基于工程弹性力学和热力学原理分析了精车加工中轴承套圈产生的表层残余应力对几何形体热变形的影响, 建立了轴套类零件的基于残余应力的热变形数学模型,对加工过程中由残余应力产生的径向变形进行了定量分析,并通过实验测试,热变形误差最大为3.8%,对残余应力引起的零件变形数学模型进行了验证,计算结果和实验数据与数学模型大致吻合。该研究结果对机器人用的关节轴承、风电装备用轴承等零件的精密加工有重要的指导作用。