基于圆弧的麻花钻螺旋槽径向截形

建立了普通麻花钻前刀面端截面曲线和用圆弧代替端截面曲线的参数方程;分别改变钻头螺旋角、钻尖半角、钻芯半厚,利用软件MATLAB计算出用圆弧代替前刀面端截面曲线的相对误差;建立了三圆弧螺旋槽径向截形的数学模型。     

关于新型螺旋面钻尖和平面钻尖的对比研究

微小钻头钻孔方法广泛应用于精密微小孔的加工领域。根据新型螺旋面钻头和平面钻头的数学模型,在微小钻头CAD系统的基础上,为提高钻削性能开发了新型螺旋面钻尖微小钻头,与平面钻尖微小钻头对比,利用系统仿真分析了两种微小钻头钻尖的几何特性,包括主切削刃上刀具角度,横刃上刀具角度,以及后刀面上尾隙角的分布情况对比。仿真结果表明,新型螺旋面钻尖微小钻头比平面钻尖微小钻头具有更好的钻削性能。     

基于OELM重构极限状态函数的可靠度计算方法

针对工程可靠度计算中极限状态函数不解析、非线性、计算量大这一问题,提出基于优化极限学习机高效重构极限状态函数的可靠度计算方法.该方法确定可靠度重要影响区域,在该区域内利用优化极限学习机泛化性能好的优点,按照一定的策略高效循环重构极限状态函数,最大限度地减少极限状态函数的计算次数.基于该重构极限状态函数进行重要抽样可靠性计算.通过实例分析证明,该方法的效率极高,既减少了极限状态函数的计算次数,又能够保证可靠度的计算精度.     

微量润滑技术代替切削液的工程应用研究

以实际工况为背景,对比分析了微量润滑和切削液浇注对刀具寿命的影响,优化了切削工艺参数和微量润滑功能参数,使微量润滑条件下的刀具寿命接近切削液浇注条件下的刀具寿命.此外,对微量润滑技术使用过程中的空气颗粒物进行测量,发现空气颗粒物浓度上升了127％,建议使用空气过滤器等方式加强劳动安全防护.     

基于MATLAB数值仿真的球头立铣刀加工表面三维形貌预测

球头立铣刀在加工过程中和工件表面近似于点接触,因此在复杂曲面零件加工中有显著优势,但是由于球头立铣刀和工件表面的接触点变动范围大,容易造成表面微观形貌的不可控。鉴于表面形貌会对零件的使用性能产生一定影响,而进给量、切削宽度、切削深度、刀具倾角以及球头半径等切削参数是影响球头立铣刀铣削加工过程中工件表面形貌的主要因素。基于经验公式和运动学原理对球头刀具铣削过程进行综合分析,并借助MATLAB软件仿真得到三维表面形貌。分析发现,进给量、切削宽度、刀具倾角以及球头半径对工件表面残留高度的影响较大,其中,进给量对进给方向的表面残留高度影响较大,切削宽度对切宽方向的表面残留高度影响较大。     

氧化铝砂轮地貌的量化评价及数学建模

砂轮地貌特征是指砂轮表面磨粒密度、磨粒切削刃和磨粒出刃高度分布等情况。准确测量和量化评价砂轮地貌不仅有助于加深对磨削机理的认识,而且是磨削过程优化、磨削过程建模与仿真不可缺少的前提条件。采用白光干涉仪对氧化铝砂轮地貌进行了测量;用伯明翰三维表面粗糙度特征参数量化砂轮地貌特征,评价不同粒度号氧化铝砂轮的磨粒密度、磨粒形状和磨粒锋利程度;根据磨粒出刃高度测量结果,利用统计方法建立氧化铝砂轮表面磨粒出刃高度分布的数学模型。结果表明,氧化铝砂轮表面磨刃形状近似为尖端带有圆球半径的圆锥形状,随着砂轮粒度号数的增加,磨刃的圆头半径减小;在同一砂轮修整工艺条件下,磨刃的顶锥角相差不大;氧化铝砂轮表面磨粒出刃高度符合正态分布规律。     

基于数值仿真技术的单颗磨粒切削机理

磨削过程是磨具表面大量形状各异的磨粒参与的多刃切削过程。单颗磨粒切削研究是认识复杂磨削作用的重要手段,但是单颗磨粒切削试验的实施和物理量的测量存在一定的难度。针对这一问题,分别建立单颗磨粒切削的物理力学模型和数值仿真模型,利用不同载荷下的划痕试验验证这两个模型的准确性。利用数值仿真技术研究不同工艺参数下的单颗磨粒切削过程,仿真单颗磨粒的耕犁和切削过程,得到不同切削速度下耕犁向切削行为转变的临界切削深度;当切削深度增加到某一个切削深度时,仿真得到的径向和切向切削力均有突然增大的趋势,同时发现低速时切削力增大的程度明显高于较高速度时切削力的增大程度;仿真得到的最高切削温度随切削深度的增加,呈现先增大后减小再增大的特点,且第一个最高切削温度峰值出现在临界切削深度附近,但是随着切削速度的降低,这个现象明显减弱,当切削速度小于600 m/min时,这个现象基本不存在;仿真得到的材料去除率随着切削深度的增加而显著增大,而且切削速度越大,材料去除率越大。     

材料去除过程中Rehbinder效应的研究进展

精密机械加工过程中,利用Rehbinder效应对工件表面特性的影响,可以更好地控制零件表面质量。不同工程材料的Rehbinder效应的微观表现形式有所差异,但宏观结果都是降低工件表面硬度,使材料去除过程更容易进行。回顾了Rehbinder效应概念的提出和发展过程并对其内涵和应用范围进行了阐述,为加工过程中的材料去除方法提供思路,对材料表面完整性的形成具有指导意义。列举了近年来科研人员对Rehbinder效应的相关研究成果,分析对比其在硬脆材料和塑性材料加工过程中的表现形式和微观作用机理,总结Rehbinder效应的影响因素,如极性分子的吸附活性、工件材料的晶粒尺寸等。揭示了Rehbinder效应中极性分子的吸附作用,以及吸附作用后的扩散、位错和间隙三种促进机制,并综述离散元法、有限元法和分子动力学等数值仿真方法对宏观尺度和微观尺度Rehbinder效应机理的研究。Rehbinder效应可以看作是一种对加工表面的改性机制,研究Rehbinder效应作用下的表面活性剂与被加工表面的匹配机制是提高材料表面完整性的关键,对推动精密制造工艺的发展有重要意义。     

刀具-切屑接触区的应力分布建模方法研究

刀具-切屑之间的接触区特性对切削过程中的切削力、切削热及刀具磨损等均有较大影响。利用UMT-2高速球-盘摩擦试验机进行硬质合金球(模拟刀具)和Al7050-T7451(模拟工件)的摩擦试验。测量摩擦后得到的沟槽三维形貌和硬质合金球上的磨痕形状,对硬质合金球和Al7050-T7451盘之间的三维接触应力状态进行分析计算,进而建立考虑相对运动速度和接触应力的滑动摩擦因数表达式。提出刀具-切屑接触区几何尺寸和应力分布的计算方法,设计正交车削试验测量主切削力和吃刀抗力,进而通过计算获得不同切削速度下的刀具-切屑接触长度、接触长度上黏结区的长度、以及黏结区、滑动区长度之比,从而量化不同切削条件下刀具-切屑的接触状态。     

TC4-DT钛合金材料动态力学性能及其本构模型

利用同步组装的高温分离式Hopkinson压杆试验装置,对TC4-DT钛合金材料分别进行了常温下不同应变率（930~9700s-1）和应变率为5000s-1时不同温度下（20~800℃）的动态力学性能测试,获得了各种冲击载荷下的应力-应变曲线。试验数据表明,TC4-DT材料具有应变率增塑效应且存在着临界应变率值,当应变率高于此值时应变率敏感性增强明显,此外随着材料加热温度的升高,软化效应减弱。利用试验所得的数据拟合了基于Power-Law和Johnson-Cook两种热-黏塑性本构方程且获得这两种动态本构模型参数,并将所得的两种拟合曲线与试验所得数据进行对比分析,结果表明两曲线吻合度都较好,此外还对这两种曲线的拟合精度进行对比,对比结果表明两种模型的拟合误差相差不大,但是Power-Law模型拟合精度要略优于Johnson-Cook模型的拟合精度。