3D打印直接制造金属模具零件的研究进展

3D打印作为第三次工业革命最具标志性的技术之一,受到了广泛的关注与重视。模具零件的特定要求,也推动了3D打印技术在模具制造领域的应用。综述了采用3D打印技术直接制造金属模具的研究现状,提出了3D打印直接制造金属模具需要解决的主要问题。     

基于流动平衡的塑料挤出模优化设计

在构建流道三维参数化模型的基础上,将有限元数值分析和优化技术相结合,以口模出口处型材截面上各子区域平均流速相等为优化目标,以压缩段入口壁厚和平直段长度为设计变量,对挤出模优化设计进行了研究。并以实例说明了优化设计的具体过程,验证了所用方法的正确性和有效性。     

聚合物熔体微尺度剪切黏度测量方法与黏度模型

研究微尺度效应下聚合物熔体黏度时,发现不同入口修正方法获得的剪切黏度随特征尺寸变化的规律不同,这对于聚合物微成型理论和技术尤为重要。采用直径分别为1 000μm、500μm、350μm的毛细管口模,在相同试验条件下分别用零口模法和Bagley法两种入口修正方法,研究高密度聚乙烯(High density polyethylene,HDPE)、短链支化的聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚甲基丙烯酸甲脂(Polymethylmethacrylate,PMMA)和聚苯乙烯(Polystyrene,PS)四种材料的剪切黏度变化规律。结果发现,两种方法获得的PMMA和PS黏度随口模直径变化的规律相反,指出传统入口修正方法在测量微尺度黏度时存在局限。基于入口收敛流动特征,提出一种考虑微尺度效应下压力影响的测量方法,并用该方法给出四种材料剪切黏度随口模直径变化的真实规律。试验剪切速度范围内,四种材料剪切黏度均随口模直径的减小而减小,平均变化幅度为9.9%～38.3%,并从分子结构角度揭示四种材料黏度变化程度不同的机理。基于黏度变化规律,采用唯象性方法建立适用于宏—微观尺度下的黏度模型。试验结果表明该模型的理论预测结果与试验结果平均误差小于3.7%,验证了模型的正确性和有效性。     

不同装甲靶板价电子结构对钨合金穿甲弹变形特征的影响

使用某小口径弹道炮,发射次口径脱壳尾翼稳定钨合金穿甲弹,分别侵彻45钢及30CrMnMo钢靶板,发现残余弹体微观结构有明显不同.说明钨合金残余弹体的破坏特征与靶板性能有关.运用固体与分子经验电子理论(EET)对两种靶板的价电子结构进行了分析.发现对于45钢靶板,由于C-Fe原子结合较弱,受冲击后对弹体产生的反作用力小,使残余弹体不产生剪切变形,头部的破坏特征为晶粒破碎及沿垂直侵彻方向的变形,宏观上表现为典型的"蘑菇头"状;对于30CrMnMo钢靶板,由于C-Mo原子间的强烈结合,受冲击后对残余弹体产生很强的反作用力,使钨合金残余弹体头部产生剪切破坏,具有一定程度的"自锐化效应".     

3D打印随形冷却模具零件的温度场和应力场数值模拟

针对3D打印随形冷却模具零件产生的热积累现象,数值模拟了打印过程中零件的温度场和应力场,并通过实验分析了热积累对打印质量的影响。在基板未预热条件下,打印零件温度分布的均匀性差,热积累效应的影响明显。热应力主要集中在零件底部与基板连接处,冷却后零件的残余应力和变形较大。打印模具零件表面的挂渣严重,尺寸偏差较大,硬度偏低。在基板预热150℃条件下,打印零件温度分布相对均匀,热积累效应的影响减小。由于温度梯度变小导致的局部热应力和残余应力减小,变形减小,打印零件表面挂渣减少,尺寸精度提高,硬度增大,打印质量更好。     

铣削力预测研究进展

从切削几何条件不变的平直面加工和切削几何条件可变的曲面加工两个方面综述了当前铣削力预测方面的研究成果。指出研究复杂曲面加工的铣削力预测,尤其是非球头铣刀复杂曲面五轴加工的铣削力预测是本领域的重要发展方向。     

用选择性映射法减小OFDM信号的峰均比及其改进方法

在研究用选择性映射降法降低OFDM系统峰均功率比的基础上,提出了用m序列对SLM方法进行改进.仿真结果表明:改进方法能使系统的峰均功率比大大降低;而且由于m序列的特性,改进方法的SLM-OFDM系统的复杂度避免了大量的IFFT运算,降低了系统实现复杂度.     

基于Pareto遗传算法的聚合物黏度模型参数拟合

针对传统聚合物黏度模型参数拟合方法中存在的初值选取问题及权重分配问题,采用基于Pareto多目标遗传算法的拟合方法.根据实验测得PP和PMMA材料流变数据对常用的Cross-WLF 7参量黏度模型进行了拟合,拟合结果的复相关系数分别达到了0.999929和0.999036.研究结果为聚合物注射成型仿真提供了必需的材料流变数据,为塑料制品的模具设计、工艺参数优化和质量预测提供了理论依据.     

球头铣刀三维曲面加工的铣削力预报

针对球头铣刀三维曲面加工,提出一种考虑进给方向和刀具切触界面任意变化的铣削力预报方法。基于微分的思想,将曲面加工中单个齿频周期内的切削过程看成是切削条件恒定的微小稳态加工,进而将整个三维曲面加工视为一系列微小稳态加工的组合。根据各微小稳态加工的始、末刀位点坐标,建立进给转向角和进给倾斜角模型,刀具切触界面应用基于逻辑数组的Zmap方法确定,并修改了未变形切屑厚度模型的参数,使其适应三维曲面加工中刀具切触界面和进给方向的任意变化。分别进行凸圆弧曲面、凹圆弧曲面和自由曲面三个铣削加工试验,数值计算及试验测量结果表明,提出的方法能够很好地描述曲面加工中进给方向及刀具切触界面的变化,预报的铣削力和试验测量结果在幅值和变化趋势上都吻合良好,从而验证了该铣削力预报方法的有效性。     

微注塑成型中熔体充模流动的影响因素研究

针对微注塑成形中因熔体的质量小、所含的热量少及流动通道截面尺寸微小等特点所带来的不同于宏观注塑成形中的熔体流动问题及影响因素,进行了理论分析及相关试验研究。结果表明,微注塑成形中,模具温度是影响微尺度下熔体流动的重要工艺因素,且随通道截面尺寸的减小而逐渐增大;而壁面滑移对微小熔体流动行为的影响,也随通道尺寸的减小而增大。此外,模具排气、通道表面粗糙度等因素的对微注塑成形的影响也不可忽视,而表面张力等因素的影响可被忽略。