复杂曲面宽行数控加工理论及其应用研究

数控技术是先进制造技术的基础和核心,已经成为衡量一个国家制造业发展水平的标志。作为数控技术的重要组成部分,数控加工编程技术一直是人们的研究重点和难点。随着航空航天、汽车、新能源、微电子等领域的发展,不断出现的复杂曲面零部件对数控加工编程技术提出了更高的挑战。目前,以实现宽行线接触为目标的宽行数控加工技术已经在加工效率方面体现出了比较明显的优势,但在理论及应用上尚有大量的研究工作亟待努力开展。为此,本文以圆环面刀具为基础,对复杂曲面宽行数控加工编程技术中的刀具定位、刀轨规划等基础理论进行了深入研究与实践。对现有的多点切触加工理论和几种典型多点刀位算法进行了分析,以最大化加工带宽为目标,以保证刀具表面和工件     

圆环面刀具五坐标数控加工旋转切触刀位算法

针对圆环面刀具加工开阔自由凹曲面,提出一种新的五坐标旋转切触刀位算法。算法来自于传统多点切触加工的逆向思考,首先确定刀具在工件曲面等距面上局部坐标系中的初始位置,然后优化调整刀具的后跟角和侧偏角,使刀具表面和工件曲面在不发生局部过切的前提下在最小主曲率方向两侧实现两点切触。与传统的多点刀位算法根据两个切触点来计算刀位不同,旋转切触刀位算法通过刀具的后跟角和侧偏角来确定最优刀位,而刀具表面和工件曲面之间的两个切触点则不需要求出。实例计算和加工仿真表明,旋转切触刀位算法不仅能够有效地产生无局部过切的多点刀位,从而不需要额外的局部过切检测及修正过程,而且在相同的加工误差下其产生的加工带宽约为UG算法的两倍,加工效率得到明显提高。     

塔里木油田套管粘扣预防及标准化

通过对塔里木油田套管粘扣原因进行调查研究和失效分析,认为套管粘扣原因既与其本身抗粘扣性能差有关,也与使用操作不当有关。油田采购的套管抗粘扣性能差与订货标准没有严格要求有关,使用操作不规范导致大量套管粘扣与没有切实可行的套管操作规范,或者操作人员没有严格执行操作规程有关。要从根本上解决套管粘扣问题,首先应当对套管粘扣原因进行失效分析和研究,找出粘扣原因,依据失效分析和研究成果制定严格的订货技术标准和操作规程,并采取一定的措施落实订货技术标准和操作规程。     

钢轨砂带打磨残余应力的试验与仿真研究

为直观了解钢轨砂带打磨后钢轨表面的残余应力状态，在磨削试验台上开展磨削工艺参数对残余应力影响的试验研究，采用便携式残余应力仪测量磨后轨面中线轨向残余应力。结果表明:打磨后轨面在磨削方向产生了拉伸残余应力，大小在100～300 MPa；而径向残余应力则主要以压应力形式存在，大小在0～-250 MPa。为研究残余应力形成过程中影响因素的作用机理，进行基于热力耦合的单磨粒划擦三维有限元仿真分析，揭示摩擦系数、切入深度和切削速度对钢轨表层残余应力分布的影响规律并分析其机理成因。最后，根据试验和仿真结果建议打磨列车的末端打磨单元采用开式打磨，砂带要求磨粒粒度小、自锐性强，磨削工艺优选低压、低速，并增设水介质冷却与润滑。      

高强度套管断裂失效预防及标准化

通过对高强度套管断裂原因进行大量调查研究和失效分析,认为套管材料钢级越高,需要匹配的韧性也越高,高强度(屈服强度≥140ksi,即965MPa)套管断裂原因主要与材料强度和韧性不匹配有关。要从根本上解决高强度套管断裂问题,首先应当对高强度套管断裂原因进行失效分析和研究,找出其断裂原因;然后依据失效分析和研究成果制定严格的订货技术标准,并采取一定的措施落实订货技术标准。     

某井套管柱泄漏原因分析

某井在固井试压过程中发生套管柱泄漏事故,随后进行了找漏、挤水泥堵漏和测井检查作业,结果显示多根套管接头泄漏导致套管柱密封失效。通过综合分析套管柱泄漏特征和地面水压试验结果认为,套管柱泄漏的原因是套管接头现场上扣端上扣质量不合格,密封性能差所致。     

新型分体式骨架密封的研究

通过对旋转密封(油封)的研究,分析了使用中遇到的问题,提出改进方案,降低油封的安装难度,减少设备检修时间和检修成本,并指出其良好的推广应用前景。     

244.5mm套管偏梯形螺纹接头L4长度公差分析及控制

某油田在检验一批244.5mm偏梯形螺纹接头套管时发现,管端至螺纹消失点的长度L4比公称值小25.22mm。虽然API SPEC 5B对套管偏梯形外螺纹接头L4没有规定公差,但依据APISPEC 5CT和油田规定的外径公差可以推算结果,L4的上偏差为39.11mm(7.7扣),下偏差为-17.39mm(3.42扣)。分析结果表明:该批套管L4实际公差已经超过推算出的L4负公差,使套管接头密封性能降低22.0%,并降低了螺纹连接强度。     

超磁致伸缩微位移驱动器设计

针对超磁致伸缩材料,设计一种超磁致伸缩微位移驱动器并实现对其控制。在分析超磁致伸缩材料工作特性和超磁致伸缩驱动器工作原理的基础上,确定超磁致伸缩驱动器的结构参数,并应用有限元软件对超磁致伸缩驱动器的机械结构进行电磁场分析,比较无偏置磁场和含偏置磁场下超磁致伸缩材料所处位置的平均磁场强度,验证驱动器机械结构的合理性。同时设计压控电流源,利用基于数字信号处理器的控制器中数模转换电路控制压控电流源,使激励线圈配合偏置线圈产生所需磁场。实验表明,在给定预紧力和偏置磁场条件下,超磁致伸缩材料在2A激励电流下可输出行程为27.1μm,位移精度0.1μm,磁滞回线的平均厚度为3.29μm,验证了超磁致伸缩驱动器结构设计的合理性。     

三车联锁系统在焦炉的应用

三车联锁系统采用先进可靠的现代传感技术、通信技术与控制技术装备焦炉三车。介绍了用于焦炉生产的三车联锁系统的特点和功能,重点分析该系统在生产中的应用。