铣刀螺旋角的形成及对切削性能的影响

首先通过铣刀螺旋槽和铣刀前角的数学模型,研究了铣刀螺旋角的形成原理及其对铣刀切削性能的影响。其次用3组不同螺旋角的成形单刃铣刀做切削试验,并记录试验结果。对所得的试验结果进行分析,通过分析可知,铣刀的螺旋角越大,其排屑效果越好,切削纹路越细,最后验证所提理论的正确性。     

五轴数控磨床床身结构分析与优化

在ANSYS软件平台上建立五轴数控磨床有限元模型,对其床身结构进行静、动态特性分析与优化,通过对比提出两种优化方案,分析结果表明:综合改进后的床身相比原床身在静态特性上得到极大提高,且动态特性也有相应的增强.     

主轴的静刚度计算与检测

对主轴单元的径向刚度进行了理论分析,基于赫兹理论计算了支撑主轴的角接触球轴承和精密双列圆柱滚子轴承的刚度,建立主轴轴承-转子系统的有限元模型,进行了有限元分析。同时,对主轴的静刚度进行检测,对检测数据进行处理与分析,得到主轴的静刚度值。试验结果表明：主轴的理论刚度计算与有限元分析方法具有可行性,与检测的结果基本一致,为研究主轴的静刚度提供了理论支撑。     

钻头冷镦参数建模及成形工艺优化

针对40Cr钻头冷镦时废品率高且需预先进行热处理的问题,提出一种优化的冷镦成形工艺方法,即通过优化冷镦参数来减少热处理工序。通过分析冷镦过程的影响参数,建立了冷镦工艺参数的数学模型并进行了数值分析,得到了最优的冷镦参数。分别运用有限元模拟和试验的方法,对所得冷镦参数进行了验证。研究结果表明：运用该方法优化冷镦参数指导冷镦加工,材料无需进行热处理即可加工出符合要求的冷镦钻头。     

基于响应面法的钛合金Halbach阵列增强磁流变抛光工艺参数优化

目的 提高钛合金磁流变抛光的表面质量和抛光效率。方法 用Halbach磁场阵列强化磁场,通过载液盘与磁铁反向旋转来增强磁流变抛光效率,使抛光头拥有更强的恢复性与自锐性。通过仿真模拟和实际测量对比研究Halbach阵列与N-S阵列的磁场分布和磁场梯度。依照试验结果描述抛光剪切力、表面粗糙度与表面微观形貌随时间的变化规律。采用响应面法优化载液盘转速、磁铁转速和加工间距等3个工艺参数,建立剪切力和表面粗糙度的拟合方程数学预测模型,并对其中的不显著项进行优化。结果 在响应面交互作用分析中,工艺参数对剪切力的影响的大小顺序为加工间距、磁铁转速、载液盘转速;对表面粗糙度影响的大小顺序为载液盘转速、磁铁转速、加工间距。根据不同的需求,确定选定范围内的工艺参数组合,需要快速去除材料时,使剪切力趋于最大值的工艺参数组合为载液盘转速227 r/min,磁铁转速64 r/min,加工间距0.1 mm,通过20 min抛光后得到了表面粗糙度Sa为34.911 nm的光滑表面。抛光过程中,钛合金抛光所受剪切力τ为0.812 N。需要最优表面质量时,使表面粗糙度值趋于最小值的工艺参数组合为载液盘转速300 r/min,磁铁转速150 r/min,加工间距0.1 mm,通过20 min抛光后得到了表面粗糙度Sa为26.723 nm的光滑表面。抛光过程中,钛合金抛光所受剪切力τ为0.796 N。结论 Halbach阵列拥有较高的磁场强度和富有空间变化的磁感线,能够使磁流变液中的磁链呈现出更多的姿态变化。根据响应面法优化后的剪切力和表面粗糙度预测模型,预测结果与验证试验结果相差很小,预测模型的准确度与可信度较高。     

机床主轴温升试验研究及控制措施

在静压轴承主轴的实验平台上开展了主轴温升试验,通过对主轴转速与温升试验数据的分析,得出了影响主轴温升的主要因素,并提出了控制主轴温升的一些措施.     

五轴工具磨床床身的结构分析与轻量化研究

以五轴联动工具磨床的床身为研究对象,分析了磨床在极限位置使用情况下床身的静态特性,找到了床身变形最大区域.通过自由模态分析和约束模态分析,得到床身各阶模态的振动特点,并从最大变形区域中选取一点进行谐响应分析,预测床身的持续动力特性.根据分析结果,找出薄弱环节,在保证床身动静态特性不降低的基础上对床身进行轻量化研究,最终减重7.73％,节省了材料与成本.     

磨床主轴热特性分析及热变形补偿策略

针对五轴数控可转位刀片周边工具磨床建立了砂轮-主轴-轴承-主轴箱的主轴部件有限元模型,分析了主轴部件的热源及其发热量的计算公式,通过有限元仿真计算得到磨床主轴的热稳态温度场和热变形量,进行了主轴热特性分析。在不增加温度、位移传感器的基础上提出了有效的主轴热变形补偿策略,实现刀片加工精度达到5μm的精度要求。     

可靠性约束下的包装生产线运行参数优化

针对包装生产线运行参数的选择与优化问题进行了研究,根据包装生产线的结构特点,构建了各耦合单元的可靠性与运行参数之间的映射关系,建立了可靠性约束下的包装生产线运行参数优化模型。以订单周期内包装生产线的有效运行速度为优化目标,采用自适应遗传算法求解最佳运行速度。实验结果表明,所提出的可靠性建模方法对研究可靠性约束下包装生产线的运行参数优化问题是有效和实用的。     

五轴数控工具磨床热变形控制策略研究

对五轴数控工具磨床进行热变形的控制是提高其加工精度的关键,在指出五轴数控工具磨床的主要热源后,分析了机床热变形对其加工精度的影响,综合误差防止与误差补偿两种方法提出了五轴数控工具磨床热变形控制的策略.