软固结磨粒群加工方法及材料去除特性的分析

为了解决高硬度模具自由曲面光整技术难点,提出一种软固结磨粒群加工新方法(Softness consolidation abrasives,SCA).所谓软固结磨粒群,特指由高聚物黏结剂黏结于气压砂轮基体表面的磨粒群体,其宏观上不像游离磨粒那样可自由移动,而微观上每个磨粒均受到黏结剂在各个方向的弹性支撑.结合层间弹性力学体系分析,讨论双层弹性体中(橡胶基体层-磨粒层)的力穿越问题,得到表层单颗磨粒的切削力学模型.建立基于应力修正的Preston方程,解决柔性基体供力时存在的应力滞后问题.根据磨粒硬度特性进行系数修正,给出材料去除经验公式.对磨粒群的切削力和速度进行数值模拟,建立材料去除的定量预估模型.总结高效光整加工的配比条件,并通过针对激光强化模具表面的光整试验,验证修正后的Preston方程的准确性.     

气压砂轮光整加工的振动分析及预测

为了有效抑制气压砂轮光整加工过程中的振动问题,对气压砂轮的加工过程进行了振动分析和预测。采用D-H法对六自由度机器人进行了运动学建模,求解了任意姿态下机器人各关节转角,获得了机器人的刚度矩阵,在气压砂轮受力分析基础上求解了气压砂轮位移,对比气压砂轮位移和振动测试结果,建立了振动预测模型。该模型为规避刚度过低的加工姿态提供了理论依据。     

面向等残余面形误差的分层修形模具气囊抛光轨迹规划方法

气囊抛光方法可成功应用于模具自由曲面,实现自动化抛光。提出一种面向等残余面形误差的分层修形模具气囊抛光轨迹规划新方法,该方法可用于等残余面形误差工件的整个面形修正过程或非等残余面形误差状态下气囊抛光工艺中的某一阶段。针对光栅型抛光轨迹给出一种基于一次去除深度函数数值仿真的驻留点间距优选方法,并设计了对比性实验进行验证。实验结果表明,以X方向为进给方向的光栅型轨迹中,驻留点间距值选择去除模型中最大去除量1/2处对应Y值的两倍是合理的。     

模具边界邻域气压砂轮进动光整轨迹优化

针对气压砂轮进动光整在模具边界区域的振动加剧和边界棱线过度磨损等问题,提出在进动光整轨迹规划过程中对气压砂轮与工件相对切削速度方向进行约束的方案,推导出边界约束条件,并编写具有边界约束条件的进动光整轨迹生成程序。优化后的进动光整轨迹在连续曲面/平面内采用常规的进动光整方法,在边界附近采用具有约束的进动光整方法,因此兼具了进动光整方法切削速度方向的无序性优势,又避免了在工件边界附近引起剧烈振动和材料过度去除等问题。应用边界约束条件后的进动光整轨迹相比无约束的进动光整轨迹,在边界附近具有更小的振动和更完好的边界线,对加工过程和加工结果的改善在实际加工中得到了验证。     

连续进动气囊抛光行间距优化及实验研究

为提高和调控模具加工质量,针对行切法连续进动气囊抛光的行间距优化问题进行了仿真分析和实验研究。在取得优化进给速度和叠加次数的基础上,兼顾抛光效率与抛光效果,运用二分法原理,通过MATLAB仿真分析了行间距对气囊抛光材料去除特性的影响,获得了优化行间距D=8.2mm。基于建立的连续进动气囊抛光离线规划原型系统进行了实验对比验证,实验结果与仿真结果吻合。     

磨粒固化气囊光整技术及试验研究

针对模具激光强化表面高硬度、高耐磨性以及局域硬度差异等问题,提出了一种磨粒固化气囊光整加工新技术,以期实现模具激光强化表面的高效精密自动化光整加工.该技术将处于游离态的磨粒通过高分子粘结剂固化于橡胶基体表层,使磨粒群获得更稳定的支撑,形成了更有效和平稳的切削效果.根据磨粒固化气囊的性能要求,从材料特性着手,确定出通过酸性硅酮密封胶将磨粒直接固化在丁苯橡胶基体表面,以制得磨粒固化气囊的工艺方法;借助机器人辅助加工平台,对制得的不同粘结层厚度的磨粒固化气囊进行了光整试验研究.研究结果表明:通过控制磨粒固化气囊的均匀性,加强复合层的粘结效果,可以降低工件表面粗糙度,提高加工效率,为模具高效光整加工奠定了坚实的基础.     

软固结磨粒群内部磨粒拓扑结构对材料去除的影响

针对软固结磨粒气压砂轮光整加工新方法,研究气压砂轮软固结磨粒群的内部磨粒拓扑结构对被加工材料去除率的影响规律。建立气压砂轮材料去除机理模型,分析软固结磨粒群在单压缩载荷下内部细观组构参量及力链网络的演化过程,研究了软固结磨粒群的宏观力学特征与细观结构演化之间的关系,数值模拟了具有不同拓扑结构的磨粒层与工件接触区域内的应力分布规律。将软固结磨粒气压砂轮用于激光强化自由曲面光整加工实验,得到了磨粒目数及体积配比对材料去除量及表面粗糙度的影响规律,试验结果表明,软固结磨粒气压砂轮可用于激光强化表面的光整加工并获得良好的加工效果。     

用于梯度功能研磨抛光盘的SiC或Al2O3颗粒/橡胶复合材料的制备及性能

以SiC或Al₂O₃磨粒为颗粒增强相,氯丁橡胶（CR）或丙烯酸酯橡胶（ACM）为基体制备了不同种类、不同质量比的磨粒与橡胶共混的颗粒/橡胶复合材料。当SiC与CR质量比小于50∶100时,同一配比多次重复实验,颗粒/橡胶复合材料杨氏模量值波动不明显,标准差最大值为1.09。针对橡胶的黏弹性导致工件与不同颗粒/橡胶复合材料动静态应力不一致的问题,通过振动测试和动态力学分析（DMA）,发现在加工所需温度区间20~50℃,SiC/CR或Al₂O₃/CR复合材料与SiC/ACM复合材料相比,其动静态应力的最大偏差值分别为2.5%和16%,下降幅度明显,且DMA结果显示,SiC/CR或Al₂O₃/CR复合材料的损耗因子tanδ小于0.3,因此优选CR为梯度功能研磨抛光盘颗粒/橡胶复合材料的基体。      

WGJ-1型激光铀分析仪设计生产定型通过鉴定

杭州市科委和杭州市电子仪表工业公司于1983年12月4—6日在杭州联合召开了WGJ-1型激光铀分析仪的鉴定会。来自全国各地的科研、高校、厂矿和部队等四十个单位的五十名代表出席了会议。此仪器是杭州光学电子仪器厂在接受核工业部北京铀矿地质研究所的科研成果基础上进行试制生产而定型的。     

基于G-W模型的软固结磨粒群接触力分析研究

针对激光强化模具自由曲面的光整加工问题,对软固结磨粒群气压砂轮与模具表面接触力、下压量进行了研究,对砂轮接触模具表面时的磨粒姿态进行了分析,提出了一种基于G-W接触模型构建了软固结磨粒群接触力模型。利用ANSYS WORKBENCH对不同的下压量进行了仿真分析,得到了相应接触力的分布情况,验证了接触力模型的有效性。通过气压砂轮光整实验平台,利用Kistler 9129AA切削力测试仪对不同下压量的接触力进行了测试。研究结果表明,基于G-W的软固结磨粒群接触力模型能够用于计算气压砂轮与模具表面的接触力,接触力与下压量的成类线性关系,且线性关系良好。