激光刻蚀2μm铝/聚酰亚胺(PI)材料体系技术研究

目的 研究对激光刻蚀图形形貌可能产生影响的几个参数,如激光功率、填充比等,优化激光束刻蚀制备2 μm铝膜/PI的工作参数,提高刻蚀质量。方法 利用ANSYS软件对激光刻蚀2 μm铝膜/PI过程中薄膜铝表面的能量传输及转化过程进行模拟,了解刻蚀形貌与单个脉冲的激光工艺参数的关系。根据模拟结果,使用LSP2000激光器,采用不同的激光输出功率和扫描方式、填充比等参数对样品进行刻蚀。利用扫描电镜等对激光刻蚀制备后的样品表面形貌进行研究,从而获得优化工艺参数。结果 采用波长为1064 nm的Nd:YAG激光器,利用蛇形扫描方式及45°方向填充,填充密度为0.03 mm,在激光功率5 W、激光频率20 kHz、脉宽100 ns、光斑直径40 μm、激光扫描速度为565.7 mm/s的工艺参数下,刻蚀边界整齐。结论 纳秒刻蚀过程既有光热去除,也有应力去除,激光刻蚀工艺参数的优化在一定程度上改善了刻蚀边界质量,有利于提高激光刻蚀精度。     

激光辅助切削CNTs/AL的数值模拟及参数优化

针对碳纳米管铝基复合材料(CNTs/AL)加工过程中加工性差、刀具磨损大等特点,提出采用激光辅助加工的方法进行改善。使用ABAQUS有限元仿真软件进行,对CNTs/AL复合材料的表面损伤形式、亚表面残余应力分布及切削力进行仿真研究,以完成对激光辅助加工CNTs/AL的可行性验证。基于响应曲面实验分析切削力与加工参数的关系,并建立了拟合程度良好的切削力模型。结果表明,使用激光辅助加工可以有效减小切削力和表面质量,平均切削力降低34%,但会稍微增大残余应力;3个工艺参数对切削力影响强弱依次为：激光功率、切削速度和切削深度。     

磨料射流喷嘴压力场与速度场的研究

为提高磨料射流抛光加工过程中的可靠性和效率,对在磨料射流加工中起到重要作用的喷嘴进行研究具有重要的意义。该文在分析喷嘴射流机理的基础上,针对典型的喷嘴进行仿真研究,得到了喷嘴内部压力场和速度场的分布情况,同时采用有限元对喷嘴结构参数进行数值模拟分析与比较,得出不同结构参数对于流体性能的影响。最后对该仿真方法的可靠性进行了实验验证,并给出了误差率,证明了在该文中所使用的仿真方法具有可靠性,为进一步研究磨料射流喷嘴提供了实用的价值和有效的方法。     

ER8车轮材料激光熔覆镍基合金层的数值仿真研究

以ER8车轮材料为基体材料,Ni60合金粉末为熔覆层材料,建立数值仿真模型,研究Ni60合金粉末激光熔覆温度场变化规律以及工艺参数对熔覆层微观组织的影响。结果表明,影响激光熔覆温度场的主要工艺参数是激光功率,其次是扫描速率。激光功率和扫描速率的最优工艺参数值分别为1.9 kW、4 mm/s。试验验证结果与数值仿真研究得到的温度场变化规律一致,证明了数值仿真研究的可行性。     

激光诱导氧化辅助微细铣削TA19钛合金高深宽比微结构的研究

目的 提高TA19钛合金的微切削加工性.方法 提出一种激光诱导氧化辅助微细铣削的复合加工方法.该方法使用较小功率的纳秒脉冲激光辐照钛合金表面,诱导材料在富氧氛围下产生氧化反应,生成疏松且易于铣削去除的氧化层.随后使用微铣刀快速去除氧化层,可提高加工效率和刀具寿命.通过激光诱导氧化试验和微细铣削试验,选择最优的激光参数和铣削参数.在最优参数下,加工宽度为0.5 mm、深宽比为3的微结构.为了验证复合加工方法的高效性,在相同的铣削参数下,与常规微细铣削工艺作对比研究.结果 激光平均功率与激光扫描速度均会对氧化效果有影响.激光平均功率为4 W、扫描速度为1 mm/s时,TA19钛合金的氧化效果较好,此时生成的氧化层疏松多孔,氧化层和亚表层的厚度分别为32μm和9μm.随每齿进给量的增加,铣削力逐渐增加,而背吃刀量对铣削力的影响较小,选取铣削参数n=20000 r/min、fz=1.75μm/z、ap=6μm为较优参数.与常规微细铣削工艺相比,激光诱导氧化辅助微细铣削的切削力降低了38％,且加工的高深宽比微结构的毛刺较小,表面质量较高.结论 激光诱导氧化辅助微细铣削的复合加工工艺可以有效改善TA19钛合金的微切削加工性,提高刀具的使用寿命.     

基于离子束辅助激光的硬质合金表面微织构制备方法研究

目的 解决纳秒激光所制备的硬质合金表面微织构尺寸不可控且质量较差的问题.方法 提出了离子束刻蚀与纳秒激光复合加工技术.首次采用离子束辅助激光加工在WC/Co硬质合金表面制备凹坑型微织构,研究了激光扫描速度、重复频率、脉冲宽度和刻蚀时间4种不同加工参数对微凹坑表面形貌及结构尺寸的影响,并初步预测和建立了复合加工过程中微凹坑轮廓演变模型.结果 凹坑型微织构边缘熔融物堆积量随激光重复频率的增加而增加,与扫描速度和脉冲宽度成反比,其中激光重复频率的影响最大.制备的微凹坑直径和深度可以通过改变激光重复频率和刻蚀时间来调节,使用纳秒激光以20、25、30、35 kHz重复频率加工的微凹坑经离子束刻蚀150 min后,边缘的不规则凸起高度分别由1.112、1.675、2.951、3.235μm降低至0.222、0.689、0.976、1.364μm,且刻蚀速率与激光重复频率成正比.离子束刻蚀150 min后,抛光硬质合金表面粗糙度由0.022μm增加至0.079μm,而激光织构化硬质合金表面粗糙度随刻蚀时间的增加均有所降低.结论 建立了基于离子束辅助激光的表面微织构轮廓演变模型,实现了硬质合金表面微织构的高质量可控制备.     

大型铝合金薄壁件低压铸造工艺模拟

采用有限元模拟仿真软件结合正交实验方法,对铝合金汽车座椅骨架低压铸造工艺进行数值模拟,研究了低压铸造工艺参数对铸件缩松缩孔、充型及凝固规律的影响。模拟结果表明,当浇注温度为720℃、充型加压速率为920Pa／s及模具预热温度为380℃时为最佳工艺参数,铸件缩孔孔隙率最小,且成形质量最佳。     

基于初次电流分布的电解微刻蚀均匀性研究

在电解刻蚀中,阳极表面的电流密度由装置的几何尺寸、加工参数、极化情况等决定,其中,几何要素决定加工间隙的初次电流密度分布,主要影响刻蚀结果。采用有限单元法数值模拟不同尺寸阴极、辅助电极、加工间隙等对加工区域初次电流分布的影响,确定了均匀性随各几何因素的变化趋势。     

神经网络在覆盖件模具表面激光硬化虚拟过程中的应用

基于人工神经网络技术对覆盖件模具表面激光硬化虚拟过程的仿真建模,结合几何因素分析了模型的主要影响参数,对BP网络的结构和训练进行了说明。预测了激光表面硬化的加工效果(表面硬度、硬化层深、相对耐磨性和表面粗糙度),实现激光加工工艺参数的优化,为实际生产和加工提供了依据。并以C语言为开发语言,利于实现各平台间的集成。     

大型铝合金薄壁件低压铸造工艺研究

采用有限元模拟仿真软件结合正交试验方法,对铝合金汽车座椅骨架低压铸造工艺进行数值模拟,研究了低压铸造加压工艺参数对铸件缩松、缩孔、充型及凝固规律的影响。结果表明,当充型时间为1.5s、增压压力为7kPa及保压时间为100s时,铸件缩孔、缩松率最小,且成形质量最佳。     

Numerical Simulation of Dieless Drawing Process with Non-steady Processing Parameters

Since processing parameters have always been assumed to be stable in the current finite element numerical simulation of dieless drawing process, the simulation results for the product dimension tend to stabilize gradually. In fact, the dimension fluctuation exists in the forming process all the while. A mathematical model of Gauss distribution for processing parameters was employed and a finite element numerical model of dieless drawing process with non-steady processing parameters was established. Dieless ...     

注塑过程的数值模拟

针对塑料熔体的特性建立数学模型，并根据实际情况对有限元模型进行简化：采用大型有限元分析软件ANSYS对注塑模的瞬态注塑过程进行数值模拟，得到塑料熔体在型腔中的速度分布和压力分布；通过不同工艺参数条件下的结果进行对照分析，可以对工艺参数做出合理的选择；实验表明，该数值模拟法确实能对塑料注射过程的参数进行优化，为设计塑料注射过程工艺参数提供了一种行之有效的途径。     

基于MATLAB的ABAQUS二次开发(上)——解决方案与技术要点

为提高使用有限元软件ABAQUS进行分析的效率和对分析结果数据进行处理的效率,使用MATLAB对ABAQUS的前置处理和后置处理程序进行开发。分析了ABAQUS二次开发的思路和步骤;并根据分析结果,使用MATLAB开发了更改材料参数、网格尺寸、模具半径和模具型面的前置处理程序和自动提取仿真数据,而且拟合成形半径,对曲面外形进行配准拟合的后置处理程序。使用MATLAB实现了整体壁板的时效成形回弹补偿。结果表明,所开发的程序可以实现对ABAQUS有限元模型的更改、批量计算和自动结果分析。从而提高研究工作效率。该文为ABAQUS二次开发提供了不同于Python语言的思路。     

基于DEFORM的套筒扳头挤压成形过程数值模拟

利用DEFORMTM有限元数值模拟软件对套筒扳手系列零件的挤压变形过程进行了模拟。基于模拟的结果,对成形过程的重要的工艺参数进行了分析比较,进一步提出套筒扳头成形工艺及模具设计的改进建议。     

水辅助注塑制品残余壁厚影响因素仿真分析

残余壁厚是衡量水辅助成型制品质量的重要指标,研究工艺参数对残余壁厚的影响规律对生产工艺具有重要指导意义。基于流体体积法,应用计算流体力学（CFD）计算软件分析了工艺参数对水辅助注塑三维弯管残余壁厚的影响。仿真分析中为了完整描述熔体黏度在实际成型中的变化,利用软件中的用户定义功能（UDF）完成对熔体黏度模型的定义。模拟分析表明：注水速率与熔体注射量是影响水管件成型质量的主要因素。提高注水速率,使得短时间内有更多熔体被推向前方,形成更小的残余壁厚。提高熔体注射量会降低水体穿透空间,得到的水管件残余壁厚更大。另一方面,本次模拟分析中诸如注水温度、模具温度、熔体温度等因素对残余壁厚影响并不大。     

钢板水火加工温度场热源参数预报研究

本文以水火弯板加工过程中的燃气流量、火焰移动速度、加工时间和钢板厚度作为输入参数,热源热效率和热源半径作为输出结果,建立了一种可以预测水火弯板热源模型参数的BP神经网络方法.应用神经网络预测结果设定水火弯板数值模拟时钢板表面的热流载荷参数,基于ANSYS软件得到钢板水火弯板温度场数值计算结果.经应用实例验证,以BP神经网络输出为热源参数的水火弯板数值计算结果与试验测试结果基本一致,说明本文所建立的BP神经网络方法可以用来预测水火弯板温度场热源模型参数.     

基于物理仿真模型的螺旋立铣刀建模

加工过程仿真是验证加工程序正确性、预测加工过程表现及产品质量的一种有效手段,它由几何仿真和物理仿真组成.但是现今的CAD/CAM软件几乎没有提供实用的物理仿真功能.文章针对现有数控加工仿真中物理仿真的功能不准确的问题,提出了能满足物理仿真要求的刀具的建模理论和方法.在该理论的指导下,利用Visual Basic6.0和OpenGL建立了螺旋立铣刀支持参数库和铣刀模型,并成功的嵌入了天津大学数控铣床的仿真软件中.     

半固态金属加工技术的数值模拟研究新进展

对近期国内外半固态金属加工技术的数值模拟进行了系统论述，介绍了流变学行为、二次加热和触变成形的模拟进展及应用现状，并对半固态金属加工过程模拟的发展进行了评价。     

基于MATLAB的CO2电流信号处理建模及仿真

CO2气体保护焊的短路过渡脉冲对电弧传感器信号处理存在较大的干扰.采用MATLAB的Simulink 建模仿真分析了传统的信号处理方法对其处理时存在的问题.提出了小波分析的电流信号软件处理方法,利用C 语言和MTALAB的M文件编写了电流信号小波分析的S函数模块,结合电弧传感器的分度脉冲信号进行动态仿真.结果表明,该方法很好地滤除短路尖峰脉冲,波形失真甚小.经试验验证,该方法正确可行,为电弧传感器信号提供了一种高精度的处理方法.     

TC4钛合金管径向温锻成形工艺仿真

研究了钛合金管材的径向锻造成形，运用DEFORM(有限元模拟软件)模拟分析了模具锥角、径向进给量、锻造模具的形状结构等参数对TC4钛合金径向锻造成形的影响。采用有限元数值模拟仿真技术与理论计算相结合的方法，确定了该零件采用径向温锻成形所需要的关键参数。