抛磨工艺参数对表面粗糙度的影响研究

抛磨工艺参数对抛磨后工件表面粗糙度具有重要影响.为了探究机器人在抛磨作业中采用的工艺参数对表面粗糙度的具体影响效果,将机器人抛磨系统的接触力、旋转速度和进给速度3个工艺参数组合成不同的参数组合进行抛磨实验,利用极差分析法进行分析,得出了旋转速度、进给速度、接触力对表面粗糙度的影响依次减弱的结论.     

结合神经网络与遗传算法的磨抛工艺参数优化

针对机器人磨抛系统工艺参数的自主选择与优化问题,提出一种基于神经网络与遗传算法的磨抛工艺参数优化方法,采用基于人工神经网络的工件表面粗糙度预测模型解决各工艺参数间复杂的非线性问题,结合粗糙度预测模型与磨抛效率公式,通过遗传算法对各工艺参数进行全局寻优解决加工质量和效率的双目标优化问题并得到最优工艺参数组合.在满足加工质量要求的前提下,加工效率提高了近三分之一,证明此工艺参数优化方法是可行有效的.     

弹性磨具曲面磨抛多目标工艺参数优化研究

硬质合金曲面工件磨抛加工时,影响因素较多且存在耦合,磨抛效率低且质量不稳定。为在工件表面实现高效磨抛,同时降低磨具磨损,以M300钢为研究对象,通过分析其与弹性磨具的接触区域特征来建立曲面磨抛的材料去除函数模型,并通过实验验证模型的可靠性。通过单因素实验方法研究磨具的转速、切入深度、进给速度、粒度工艺参数对材料去除率、磨具磨损和工件表面粗糙度的影响规律。利用正交实验和灵敏度分析法确定各个评价目标的优化参数组合和多目标的优化参数区间。实验结果表明,利用该优化参数区间,工件表面质量有所改善,磨具磨损有所减轻。     

无心车床车削钛合金棒材工艺参数与表面粗糙度关系研究

采用无心车床对钛合金棒料进行表面处理,以去除其表面缺陷,降低表面粗糙度,研究车削工艺参数主轴转速V、进给速度F、吃刀量a_p对表面粗糙度的影响规律。利用响应曲面法来设计实验,通过对实验数据的回归分析,建立基于加工工艺参数(主轴转速、切削深度、进给速度)表面粗糙度预测模型;分析车削工艺参数及其交互作用对表面粗糙度的影响规律,获得了车削最优工艺参数区间。研究结果表明:车削工艺参数对工艺指标表面粗糙度的影响次序为:a_pfV。在工艺参数交互作用中,f-a_p的交互作用对表面粗糙度影响最大;在最优车削工艺参数区间确定的工艺参数组合可满足表面粗糙度R_a小于0.8μm的生产要求。     

有机玻璃研抛机器人自动化工艺研究

以力和位置混合控制的机器人自动化研抛系统为实验平台,研究有机玻璃(Polymethylmethacrylate简写PMMA)的研磨抛光工艺。分析了单个磨粒的磨削材料的去除机理,以弹塑性力学理论、Preston磨削理论为基础建立了有机玻璃的机器人端面研抛去除函数模型;然后通过研磨抛光实验,研究了主要研抛加工参数(如研抛压力、研抛工具转速、机器人进给速度、循环加工次数等)对工件表面材料去除厚度的影响规律,并在单因素试验的基础上对研抛加工参数进行了初步的参数优化,经过优化后的加工参数加工出的有机玻璃样件表面几乎无微小变形和光学畸变,满足了实际加工工艺要求。     

叶片复杂曲面的机器人抛磨工艺规划

为了实现复杂曲面工件的智能抛磨加工,对叶片复杂曲面进行机器人抛磨工艺规划。对抛磨点位置规划算法和基于最大接触原则的抛磨姿态规划算法进行了研究。首先,通过平行截面法获得抛磨路径割线,以非均匀有理B样条(NURBS)曲线描述。接着,提取曲线特征参数,根据设定的阈值进行抛磨点规划,再基于抛磨轮与工件的最大接触原则进行抛磨点姿态规划,从而得到完整的抛磨路径。然后,将工件位姿从工件坐标系转换到TCP坐标系。最后,搭建了柔性抛磨系统仿真平台生成机器人控制程序。实验结果表明,此方法规划的路径可用于叶片复杂曲面的机器人抛磨加工。分别用本文规划所得路径和CAM软件规划所得路径对叶片进行抛磨加工,测得表面粗糙度分别为0.695~0.930μm和2.803~3.243μm。本文提出的抛磨位姿规划方法可用于复杂曲面工件的抛磨路径规划,使工具和工件保持最大接触,从而避免了位姿不合理所产生的过抛和欠抛。     

叶片前后缘百页轮抛光工艺参数优化

为改善叶片前后缘的表面质量、提高航空发动机的性能和寿命,对叶片前后缘百页轮抛光工艺进行研究。通过分析前后缘抛光存在的问题,结合砂带百页轮的抛光加工特点,提出前后缘百页轮柔性抛光工艺方法;基于Preston方程对抛光材料去除率进行分析,获得了影响抛光表面粗糙度的主要工艺参数(百页轮粒度、法向力、主轴转速和进给速度);采用响应面法设计抛光加工实验,分析了主要工艺参数及其交互作用对表面粗糙度的影响,建立了主要工艺参数与表面粗糙度的二阶预测模型,并得到最优工艺参数域和最优抛光工艺参数组合。前后缘百页轮抛光实验检测结果表明:前后缘表面质量明显改善,满足表面粗糙度小于Ra0.4μm的质量要求。     

面向复杂曲面的机器人砂带磨抛路径规划及后处理研究

针对机器人砂带磨抛复杂曲面叶片问题,对叶片内外型面和进排气边的磨抛路径规划及后处理技术进行了研究,对复杂曲面叶片的机器人砂带磨抛路径规划的计算效率及加工效率进行了分析,提出了一种将基于等残留高度法的笛卡尔空间计算的磨抛行距转化为参数域空间的磨抛行距的方法,并将机器人砂带磨抛复杂曲面叶片接触轮的中心坐标位置、支撑轴矢量以及轴线矢量数据后处理为机器人的位姿信息,利用机器人砂带磨抛系统装备实验平台对复杂曲面叶片进行了实际的加工实验。研究结果表明:所提出的刀路规划和后处理技术能够有效地解决机器人砂带磨抛复杂曲面叶片的问题,具有加工路径总长短以及路径条数少的特点,计算简单、加工效率高、加工表面质量好。     

基于阻抗模型的工业机器人磨抛柔顺控制

以型面尺寸精度与表面质量控制为目标的航空发动机叶片磨抛加工是叶片制造过程中的关键技术和难题。基于机器人磨抛执行器系统结构,文中采用基于位置的阻抗控制策略建立了磨抛执行器的柔顺控制系统,采用李雅普诺夫法分析机器人磨抛执行器的系统稳定性,实现了叶片磨抛加工过程中磨抛力的柔顺控制。实验结果表明,该方法能有效提高叶片表面磨抛加工质量。     

基于灰色关联度分析响应面法的橡胶软模端面抛磨表面粗糙度预测

为解决复合材料加筋壁板上筋条与蒙皮配合间隙不均匀的问题,需在刚模表面上粘贴橡胶软模,并通过抛磨橡胶软模来消除配合间隙,然而,若打磨参数选择不当,则橡胶软模表面易起毛,致使粗糙度值过大,易吸附磨屑粉尘。针对上述问题,搭建了一套基于机器人的橡胶材料除尘端面打磨系统,探究了磨粒粒度、磨头转速、打磨压力、离边距离等打磨参数对表面粗糙度的影响规律。提出一种基于灰色关联度分析响应面法的机器人橡胶垫抛磨表面粗糙度预测方法,建立了橡胶材料打磨后粗糙度Ra值的预测模型,该模型的拟合系数R2值为0.9878,表明模型拟合效果好。使用该模型计算出的Ra预测值与观测值的均方根误差为0.014 47,验证了模型预测的有效性。基于预测模型,获得粗糙度Ra值最小（3.3 μm）的参数组合为：磨头转速4158.9 r/min、抛磨压力38.4 N、离边距离30 mm。     

粉末冶金材料铣削加工质量预测模型研究

粉末冶金材料是一种典型的难加工材料,加工质量不易保证。针对这一问题,在粉末冶金零件铣削后表面粗糙度建模的基础上,采用BBD(Box-Behnken Design)响应曲面法设计试验,研究并优化了粉末冶金材料铣削加工质量预测模型。运用方差分析检验了这一预测模型的拟合度,并就铣削过程中工艺参数对加工表面粗糙度的影响规律进行显著性与响应面分析,确认径向进给深度、切削速度,以及两者的交互项对加工质量有显著影响。粉末冶金材料铣削加工质量预测模型能够较为有效地预测粉末冶金材料铣削加工后的表面粗糙度,对铣削加工工艺参数优选具有参考价值。     

机器人复杂曲面磨抛系统的构建及实验

针对机器人磨抛加工缺少工程实践的问题,根据人工砂带磨抛生产线,结合工业机器人的应用,设计并搭建了工业机器人复杂曲面砂带磨抛自动化生产系统。利用Robot Studio建立了该系统的模拟仿真环境,实现了加工轨迹的离线编程和在线模拟。以水龙头磨抛为对象进行加工检测,在粗磨和细磨后工件表面分别获得Ra=2.2672um和Ra=0.7616um的表面粗糙度。该结果完全满足零件表面磨抛加工要求,为工业机器人砂带磨抛系统的自主研发提供了理论依据和实验参考。     

应用响应曲面法优化影响Zr-4锆合金管坯表面粗糙度的磨削工艺参数

为优化影响锆合金管坯外表面粗糙度的磨削工艺参数,提高Zr-4锆合金包壳管的耐腐蚀性能,首先采用中心组合设计方法,在多次抛磨试验结果的基础上,利用Design-Expert 8.0软件建立了与主要磨削工艺参数(砂带线速度、磨削压力、砂带进给速度及管坯旋转速度)具有映射关系的表面粗糙度分析模型;次之,对所建模型进行了优化及可靠性验证;最后通过研究工艺参数间的交互效应对管坯表面粗糙度的影响规律,得到了各工艺参数间的最优组合。试验表明,采用优化后的工艺参数组合进行磨削加工,可将锆合金管坯表面粗糙度有效控制在0.46μm以下。     

叶片抛光表面粗糙度与残余应力优化分析

为了改善发动机叶片的表面粗糙度与残余应力,以提高其工作寿命和机械性能,采用单因素实验结合表面微观形貌分析了各工艺参数对粗糙度与表面残余应力的影响规律;设计关于抛光后钛合金叶片表面粗糙度与残余应力的正交试验,结合单因素实验,分别建立粗糙度与残余应力预测模型,根据预测模型对粗糙度与残余应力进行敏感性分析并划分稳定域;通过灰色关联分析和等权关联分析建立优化模型;结合灵敏度分析所得的最终优选区间,对等权关联优化方法和灰色关联优化方法所得结果进行实验验证与对比分析,研究了两种优化方法所得工艺参数抛光叶片的残余应力随深度变化的规律.结果表明,采用灰色关联模型优化所得的最佳工艺参数对钛合金叶片进行抛光,在满足钛合金叶片抛光表面粗糙度要求的同时保留了较大的残余压应力,证明了该方法是可靠有效的.     

叶片机器人砂带磨抛的轨迹规划研究

为了提高叶片磨削的加工质量和效率,将机器人和砂带磨削技术相结合,并应用到叶片加工领域中,介绍了该系统的特点和工作流程。比较了多种加工轨迹生成技术,确定采用等弦高误差法和等残留高度法,作为机器人磨削加工中步长和行距的计算方法。针对上述两种方法在叶片加工中存在的缺陷,对其做出了相应的改进;为了对改进后的算法进行评价,进行了手工磨抛和机器人磨抛两种加工方式的对比试验。研究结果表明,在粗糙度和表面一致性方面机器人加工明显优于手工加工,试验验证了机器人加工的可靠性和算法的有效性。     

弹性磨具磨抛SKD11钢磨损抑制与参数优化研究

SKD11钢是一种用于军工设备导弹架关键零件的特殊难加工材料,其服役表面需达到镜面级粗糙度,该材料淬火后高硬度特性使传统磨抛方式费时费力。为实现工件表面高效磨抛加工,采用弹性磨具进行曲面磨抛加工实验,建立弹性磨具曲面磨抛模型,研究加工参数对材料去除率和磨具磨损的影响规律,利用田口法和灰色关联分析实现材料去除率、磨耗比和表面粗糙度的多目标参数优化,并通过实验验证优化参数可靠性。结果表明:设定切深和磨具转速是材料去除率和磨具磨损的主要影响参数,在保证磨具寿命前提下设定切深应小于0.3 mm,磨具转速低于9 000 r/min;优化参数组合为粒度#320,磨具转速3 000 r/min,设定切深0.3 mm,进给速度2 mm/min,优化后工件平均表面粗糙度Ra降至0.056μm,材料去除率提高2.6倍,磨具磨损有所改善。     

基于专家推理的滚抛磨块优选模型研究

滚抛磨块的优选是滚磨光整加工工艺方案制定的关键,针对目前滚抛磨块优选中存在的工作量较大、智能化程度较低等问题,提出基于专家推理的滚抛磨块优选模型。首先,根据实际加工的成功案例确定各特征值等级范围及隶属区间,并与滚抛磨块建立联系,利用产生式规则表示法建立区间值模糊规则;然后,通过层次分析法确定模糊规则中各特征属性的权重,并采用区间值模糊推理算法进行滚抛磨块优选推理机的设计;最后,进行了大量的实验仿真,并将推理结果与实际结果进行了比较。实验结果表明,该方法可用于滚磨光整加工工艺实施时的滚抛磨块优选,为新工艺的加工方案制定提供决策指导,提高了生产效率。     

数控加工参数对FDM成型精度影响研究

为了提高熔融沉积成型(FDM)打印件的表面质量,提出利用数控加工方式对FDM工艺成型件进行表面加工的后处理方法。采用正交试验法,分别研究主轴转速、进给速度和切削深度等数控加工参数对FDM工艺成型件的表面加工误差和表面粗糙度的影响。结果表明,通过数控加工可以有效提高FDM工艺成型的精度。当主轴转速为600r/min,切削深度为0.4mm,进给速度为0.1mm/min时,加工误差达到最小值0.01mm。当进给速度为0.1mm/min,切削深度为0.4mm,主轴转速为400r/min时,表面粗糙度达到最小值1.824μm。     

百叶轮抛光TC4的接触弧长试验研究

为了探究接触弧长与工艺参数之间的关系,在数控抛光机床上利用百叶轮进行了抛光TC4试块试验,通过抛光力的持续时间计算求得了接触弧长;以主轴转速、压缩量、进给速度和百叶轮粒度为工艺参数,建立了接触弧长和工艺参数之间的拟合方程,分析了工艺参数对接触弧长的影响规律及影响程度;建立最优化模型并获得了最优接触弧长和工艺参数;对抛光力和抛光区温度对接触弧长的影响进行了研究。结果表明,所建立的拟合方程拟合度非常高;主轴转速、压缩量与接触弧长为正相关关系,接触弧长随其余两个参数的增大先减小后增大;主轴转速和压缩量对接触弧长影响明显,进给速度和百叶轮粒度对接触弧长影响不大;理论最优接触弧长为6.398 6 mm,最优工艺参数为主轴转速4 000 r/min,压缩量为0.5 mm,进给速度每分钟190.8 mm/min,百叶轮粒度为220号;接触弧长与抛光力和抛光区温度均为正相关关系。     

航空发动机整体叶盘回转式滚磨光整加工数值模拟与分析

为探究航空发动机整体叶盘回转式滚磨光整加工的作用机理,基于离散元法对加工过程进行仿真计算.以叶片表面的Archard磨损量和累积接触能量为评价标准,研究滚抛磨块装入量和滚筒转速对加工效果的影响.结果 表明:叶片型面的加工效率受工艺参数的影响较大,且叶背、叶盆呈现出明显的差异.回转式滚磨光整加工可以有效保证不同叶片间的加工均匀一致性,且在50％装入量、60 r/min转速条件下,同一叶片不同区域的加工均匀性最好.综合考虑加工效率与加工均匀性,优选以下参数范围:50％ ～ 60％装入量;0.65nmax～0.8nmax转速.