高温FDM喷头的有限元建模及温度场仿真

利用ANSYS有限元仿真软件,针对复合材料的高温熔融沉积(Fused Deposition Modeling,FDM)打印喷头进行了物理建模以及温度场仿真,为解决3D打印喷头由于受热不均引起的喷头堵塞,从而导致产品的翘曲变形、不光滑等问题提供了帮助。针对已有的喷头形状,选择铝合金、不锈钢、紫铜、钨等材料进行了温度场仿真。结果表明:不锈钢和紫铜材料的喷头温度均在200℃以上,满足ABS所需的170℃以上熔融温度,较好地符合了要求;而铝合金以及钨则存在温度区间低于170℃的区域,易造成喷头的凝固堵塞。在此基础上,对喷头形状进行了尺寸形状的优化,通过增加薄壁区的厚度,使喷头的温度分布更加合理,避免应力集中,防止喷头薄壁处变形、堵塞等。     

铝镁合金填充式搅拌摩擦点焊接头的显微组织及力学性能

对2.0mm厚的5A06铝合金板进行不同工艺参数的填充式搅拌摩擦点焊,并对点焊接头进行了显微组织观察及剪切拉伸、十字拉伸试验。结果表明:接头可以分为焊核区、热机影响区、热影响区、压力影响区和母材区等部分,其显微组织主要为α-Al固溶体,并有金属间化合物β-Mg2Al3相等在基体上分布;随着焊接时间延长和焊接旋转速度的增大,点焊接头的剪切拉伸性能和十字拉伸性能呈现先快速增加后缓慢下降的趋势;当焊接旋转速度为2 000r·min-1,焊接时间为3.5s时,点焊接头最大剪切拉伸载荷可达8 194N,最大十字拉伸载荷可达3 565N。     

异种材料填充式搅拌摩擦点焊研究

介绍了填充式搅拌摩擦点焊技术发展现状及国内外工程化应用现状,对异种材料铝和钢的填充式搅拌摩擦点焊性能进行探索研究,对高强点焊搅拌工具进行了研究。以铝合金中6061-T6和不锈钢中0Cr18Ni9Ti为研究对象,对2 mm试件进行填充式搅拌摩擦点焊连接,对点焊接头进行了显微组织、抗剪切性能等测试。试验结果表明,点焊接头性能较好,为后续工程化应用奠定了基础。     

基于同步改性浸渍的碳纤维增强树脂复合材料三维打印工艺研究

克服现有三维打印工艺的缺陷,对连续碳纤维增强树脂基(CFRP)构件的三维打印过程进行建模仿真.通过分析胶液表面张力,研究了碳纤维与树脂的耦合机理,提出一种纤维表面改性方法,设计了基于同步改性浸渍的连续CFRP构件的三维打印工艺,经实验验证了该打印工艺的可靠性和优越性.     

搅拌摩擦点焊机器人无纸化制造控制平台

针对搅拌摩擦点焊机器人无纸化制造控制平台的实现方法进行了研究.采用STEP中性文件几何信息作为设计基础,根据对点焊机器人运动分析,利用OCC搭建了搅拌摩擦点焊机器人无纸化加工平台,以XML文件作为数控加工程序、监控与控制的数据载体.阐明了单个搅拌摩擦点焊机器人加工控制方法.同时,应用面向服务的网络控制框架方法,对搅拌摩擦点焊机器人组的远程控制与监控进行了研究与设计,使得搅拌摩擦点焊机器人焊接加工设计与控制过程更加简单.     

纤维增强树脂复合材料3D打印流场分析与仿真

以纤维增强树脂基复合材料为研究对象,该材料由碳纤维和聚乳酸高分子材料复合而成。利用ANSYS CFX软件模块,对复合材料的流体状态和压力场进行了数值仿真,探究了以熔融沉积(FDM) 3D打印工艺制备纤维增强复合材料的流动特性和打印机理。首先,结合纤维增强复合材料的流动和受力规律,建立了打印流道及复合材料的三维模型;其次,描述了用于数值仿真复合材料的参数,得到了纤维增强树脂复合材料熔融成型时内部流场状态和界面压力分布,并进行了分析讨论;最后,通过实验验证了3D打印用于纤维增强树脂复合材料成型制造的可行性。研究结果为纤维增强树脂基复合材料的3D打印应用提供了必要的仿真与实验基础。     

基于ADAMS的搅拌摩擦点焊机器人动力学仿真分析

ADAMS软件在分析机构的运动学和动力学方面有着强大的功能;针对搅拌摩擦点焊机器人的设计问题,首先建立其动力学模型,然后利用Pro/E软件建立了机器人的三维实体模型,将其导入到ADAMS中进行动力学分析,给各个关节运动副加上相应的轨迹曲线方程,使其按照指定的运动方式运动。通过仿真得到并分析了机器人各关节在运动过程中各阶段的动力学特性,为电机系统的精确选型及控制系统的设计等进一步研发搅拌摩擦点焊机器人设备提供了可靠有力的依据,对于保证其机械系统的性能以及提高其可靠性等具有十分重要的意义。     

改进BP神经网络的滚珠丝杆故障诊断研究

鉴于数控加工机床、精密仪器等领域对滚珠丝杠功能需求、安全可靠性以及市场竞争需求日益提升的现状,对滚珠丝杆常见故障类型进行诊断研究具有重要的应用价值和指导意义。通过分析滚珠丝杆常见故障类型与原因,以其中四种故障类型为研究对象,引入自适应学习率和动量附加项因子的方法改进BP神经网络,提高网络系统的收敛速度和稳定性,并建立滚珠丝杆故障诊断网络模型。通过对不同故障类型的滚珠丝杆进行测试试验,提取发生故障的振动信号特征参数,将测试样本数据用于BP神经网络训练,并用未知故障滚珠丝杠的测试数据进行故障类型诊断。试验结果表明,该改进算法可以准确地诊断出未知滚珠丝杠故障类型;且单一样本类型故障类型诊断概率均高于90%,有效地避免故障类型误判,为解决其故障问题提供理论依据。     

太阳电池阵枪式微型电阻焊接系统设计与分析

太阳电池阵枪式微型电阻焊接系统采用电阻点焊的方法,辅以自动化操作,控制系统设有机器视觉监控可实时监控焊接情况.焊后对焊点进行金相分析,焊点界面结合紧密,无局部未焊合或虚焊、微裂纹、孔洞等明显缺陷,焊点综合性能佳.该焊接系统的研制对实现太阳电池阵的高效自动化组装和焊接,提高太阳电池阵焊点的承载能力、极端温度下的力学性能、可靠性、导电性等具有重要意义.     

5A06铝合金非填充式搅拌摩擦点焊显微组织及力学性能分析

对5A06铝合金进行了非填充式搅拌摩擦点焊连接,对接头进行了显微组织、显微硬度、剪切拉伸和十字拉伸测试。研究结果表明,接头显微组织可分为搅拌区、热机影响区、热影响区及母材,在搅拌区内形成了极为细小的等轴晶;上下板的硬度变化趋势基本一致,搅拌区的硬度高于其它三个区;焊点的抗剪性能和正拉性能随搅拌工具的转速呈增大的趋势,当搅拌工具转速为2 000 r/min、停留时间为5 s、搅拌针压入深度为2.4 min时,抗剪载荷达到最大值4 270 N,塑性位移为0.966 6 mm,正拉载荷为1 646 N。由此可以看出,转速对于提高点焊接头性能起到决定性作用。