线型静电纺丝中聚合物挟带量的影响因素研究

采用单因素实验，研究了聚合物溶液浓度、工作电压、金属丝直径、喷头转速4个主要工艺参数对聚合物挟带量的影响，采用响应面法（Response Surface Methodology, RSM）对工艺参数进行建模和优化，以评价纺丝参数对聚合物挟带量的影响。研究结果表明，金属丝直径对聚合物平均挟带量的影响最大，随后是转速，而聚合物浓度以及工作电压对聚合物平均挟带量的影响程度较低；聚合物携带量（MFV）随着金属丝直径和溶液浓度的增大而增大，随着转速和工作电压的增大而减小。     

电压对电喷印影响的数值模拟及实验研究

电喷印技术是基于电流体动力学(electrohydrodynamic,EHD)原理的一种沉积技术,可以得到比喷头尺寸小一个数量级的喷印精度。在电喷印过程中,电压是影响喷印的核心因素,对于泰勒锥的形成和稳定性起着重要作用。文中通过数值模拟和实验研究得出:随着外加电压的增加,泰勒锥逐渐形成,同时液滴的锥角也在减小;当达到一定的电压(2000V)时,得到的锥形最稳定且锥角最小;而当电压继续增加,泰勒锥锥形开始缩短最终失稳。因此,电压为2000V是实验条件下的最优参数。     

电极丝失稳临界摩擦力及临界转速研究

微细孔电火花加工过程中,电极丝与导向器间的摩擦力控制不合理极易导致电极丝断丝和电极丝振动加剧,影响加工效率和加工精度。将电极丝简化为Euler-Bernoulli梁,建立电极丝受压失稳的临界摩擦力计算模型和电极丝固有模态计算分析模型。利用建立的通用模型进行分析,得到直径为0.19mm的钨电极丝避免断丝的临界摩擦力,并结合有限元方法分析电极丝长度及摩擦力对电极丝横向振动固有频率的影响规律,进一步确定了微量进给旋转轴的临界转速。该结论可从理论上指导电火花孔加工过程中工艺参数的选择和优化。     

喷墨式水泥3D打印喷头泥浆流动规律分析

基于熔融沉积成型3D打印工艺,介绍了喷头直接挤出水泥浆的喷墨式水泥3D打印工艺,并通过进料口压力、喷口直径、螺杆转速和螺杆几何尺寸对喷头出料率影响的实验,研究了喷头内水泥浆的流动规律,指出了影响喷头出料的关键因素.     

层高对陶瓷浆料微流挤出成形质量的影响研究

为了确定微流挤出成形陶瓷浆料的最佳层高以及能够成形的最大高度,针对氧化锆陶瓷浆料,分析了丝体从喷头挤出后喷头与沉积丝体之间的5种高度关系,探讨了层高对打印质量的影响机理,并根据浆料特性建立了层间压缩形变模型;通过不同喷头直径和不同层高的3D打印工艺实验,采用数码显微镜扫描、尺寸测量及力学实验等方法对打印试样的表面形貌、成形精度及力学性能等进行了测量与表征,验证了所建模型的正确性。结果表明,当层高与喷头直径的比值分别为0.96、0.92、0.86、1、1.2时,打印质量从优到劣依次递减,因此,合理的层高设置可以减少陶瓷零件的打印缺陷,提高打印质量,为基于材料挤出工艺的参数选择提供一定的理论指导。     

电流变抛光工艺研究

研究了电流变抛光工艺参数对工件表面粗糙度的影响。用SiC和Al2O3磨料分别对硬质合金和光学玻璃进行了抛光试验，考察了抛光时间、工具电极转速、电源电压、磨料浓度等工艺参数影响工件表面粗糙度的规律。试验结果表明，随着抛光时间、工具电极转速、电源电压的增加，工件表面粗糙度逐渐降低。随着磨料浓度增加，工件表面粗糙度先降低后升高。对于表面粗糙度而言，磨料浓度存在一个最佳值。     

挤出沉积成型工艺参数优化研究

通过挤出沉积成型试验,对骨组织工程支架的成型工艺参数进行研究,以提高同轴骨支架组织工程的成型质量和力学性能。方法:首先采用田口法和方差分析法对打印参数进行了优选,其次分析了工艺参数对成型质量和力学性能的显著性影响,最后通过优选的工艺参数对实验结果进行了预测和分析。结果:结果显示,挤出沉积成型最优参数组合为喷头内外芯直径0.6 mm/1.5 mm,层高1.5 mm,打印速度30 mm/h,内芯材料配比1∶1.5;对骨支架特性影响的显著性由强到弱依次为层高、打印速度、内芯喷头直径和内芯材料配比。结论:验证实验结果表明,成型质量和力学性能实验值的信噪比与预估信噪比非常接近,说明挤出沉积成型工艺参数的优化对骨组织工程支架的成型质量和力学性能的提高是十分有效的。     

电极丝横向振动对电火花线切割加工间隙影响规律研究

以提高电火花线切割加工效率为目的,分析了电火花线切割加工间隙对加工效率的影响,建立了电极丝横向振动数学模型,揭示了各工艺参数对电极丝振幅及加工间隙的影响规律。采用直径1mm的钼丝进行了加工实验,得到了峰值电流、脉冲宽度和脉冲频率等参数对电极丝振幅的影响规律。结果表明所建立的振动模型正确,可为优化电火花线切割加工间隙,从而提高其加工效率提供参考。     

三乙醇胺对电火花线切割加工的影响

在去离子水中按比例逐步添加三乙醇胺[分子式为N(CH2CH2OH)3],在保证机床及其它工艺参数(机床、电极丝、试件和工艺参数)不变的前提下对试件进行切片实验,观察三乙醇胺浓度对加工效率及表面粗糙度的影响.实验证明,增加三乙醇胺的浓度,可以提高加工效率.     

使用目标多特征识别的纳米纤维制造在线监测系统

针对电纺丝成型纳米级纤维工艺中因供料速度与电压值不匹配而出现的不稳定现象-流涎,提出了基于目标多特征识别的纳米纤维制造在线检测系统来提高纳米纤维成型质量的稳定性并实现纤维直径的可控性.首先,使用工业CCD对喷头出口处的泰勒锥进行连续图像采集,并对其进行锐化、滤波、阈值分割等预处理;然后,用目标多特征识别算法对泰勒锥的周长、面积和锥高等特征进行识别,实现对泰勒锥的形态和大小实时判别;最后,以判别结果作为控制系统的反馈信号,实时在线调节供料模块或电源模块驱动供料速度与电压达到匹配.实验结果表明,当电压为8 kV,系统能在0.43 s后达到稳定,从而维持泰勒锥形状稳定,无流涎现象,得到直径均匀的纳米纤维.提出的方法有效地解决了电纺纳米纤维直径不均匀和不可控制的难题.     

基于神经网络的倒锥微细孔电加工工艺分析

为了探索并联电容、脉冲电压以及导向块的旋转速度等对倒锥微细孔电加工的入口直径、倒锥顶角以及加工时间等工艺参数的影响程度和关联性。运用基于径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络的方法对实验结果数据进行分析和预测。神经网络分析结果表明,对于倒锥微细孔电加工中对工艺参数预测影响的重要性依次为电压、电容和转速,实验结果证实预测值与实验数据的最大标准偏差为6.95%。本文为倒锥微细孔电加工研究提供了一种有效的工艺参数预测分析方法。     

TC1合金表面新型电火花系统沉积WC-8Co强化层厚度研究

采用DZ4000新型电火花沉积系统在TC1合金表面沉积WC-8Co电极材料，研究多项工艺参数同时变化时沉积层厚度的变化规律。4个沉积层厚度影响因子分别为工作电压、电极转速、放电电容和沉积时间，每个影响因子设定4个工艺水平，进行四因素四水平正交试验。以WC-8Co沉积层厚度作为评价指标，分析试验结果，优化最佳的工艺参数。     

FDM工艺出丝模型及补偿方法的研究

在研究FDM工艺喷头挤出丝截面形状的基础上，建立了理想轮廓线的补偿模型，并通过实例对该模型进行了验证。提出了根据挤出丝实际宽度（而非喷嘴孔直径）和零件尺寸实际收缩量补偿零件内外轮廓的新方法，即不仅要考虑材料收缩对零件“宏观”尺寸的影响，而且还需考虑材料收缩对“微观”尺寸－挤出丝截面宽度的影响。验证试验结果表明，应用所提出的补偿方法能对FDM工艺原型尺寸进行正确补偿。     

海藻酸钠/明胶溶液3D低温沉积成形线材的尺寸精度

以海藻酸钠/明胶溶液为打印材料,采用3D低温沉积成形(LDM)技术在6℃成形环境下打印成线材,对比研究了挤出压力、溶液黏度和喷头速度对试验得到的和理论计算得到的挤出胀大率和挤出拉伸率的影响,确定了最佳打印参数,并探讨了在最佳打印参数下打印件的尺寸精度。结果表明:线材的挤出胀大率随溶液黏度的增加而减小,随挤出压力的增加而增大,挤出拉伸率随喷头速度的增加而增大;最佳打印参数为溶液黏度1.26Pa·s、挤出压力80kPa、喷头速度8mm·s-1,此时线材的成形效果较好,试验值和理论计算值的相对误差最小;在最佳打印参数下,基于挤出胀大率和挤出拉伸率的理论计算结果对打印件尺寸进行调整,调整后打印出的矩形件和空心圆环实际尺寸与设计尺寸的相对误差小于5%,打印精度较高。     

切削液油雾形成机制及影响因素的实验研究

对切削液油雾产生的机制进行理论分析,并对切削液油雾形成的影响因素进行实验研究。实验在密闭的车床内进行,利用车床的供液系统采用浇注式供给磨削液,在油雾产生密集区域内安装有磨削液雾滴粒径的测量装置,该装置中的共聚焦显微镜可观察切削液雾滴在空气中的分布,精确扫描单颗雾滴的形态轮廓,通过计算机可计算出雾滴的分布和直径尺寸。分别控制主轴转速和切削液流量,探究对所形成的油雾浓度和平均直径的影响。实验结果表明:金属加工过程中主轴转速和切削液流量对切削液油雾特性的影响显著,随着主轴转速的增加,油雾的平均直径减小,而油雾浓度却呈上升趋势;随着切削液流量的增加,油雾的平均直径变大,并且油雾浓度同样呈上升趋势。     

SiCp／Al复合材料的电火花加工实验研究

通过电火花加工SiCp/Al复合材料的实验研究,探索了电流、脉宽、脉间等参数对电火花加工速度和电极损耗的影响,总结出含体积分数为56%的SiCP/Al复合材料电火花加工的合理加工参数.实验表明:当电极直径为φ18 mm时,电流为16 A、脉宽为250～350 μs、脉间为100 μs时,可以进行复合材料的高效加工,对实际生产具有一定指导意义.     

电液耦合微喷试验及泰勒锥的图像检测方法

在直流电压作用下的电液耦合微喷印系统,考察了电压对质量浓度7%的聚氧化乙烯溶液喷印过程的影响。试验结果表明,对于一定的供液压力,仅当电压值在一定范围内时,才可以形成正常喷射。在试验基础上,提出了一种应用图像处理技术对现场泰勒锥侧面轮廓进行特征尺寸检测的方法,利用该方法计算机可以在喷印的过程中,自动测量泰勒锥的相关参数,并可望应用到电压自动调整以及喷印过程的自动优化控制。     

多向钢节点电弧增材制造摆动工艺参数优化

基于二次回归通用旋转设计试验方法对多向钢节点电弧增材制造摆动工艺参数进行优化。建立了摆动工艺参数送丝速度、焊枪移动速度及单边摆动幅度与堆积金属宽度和高度之间的3D响应模型,并分析验证了模型的可靠性。研究了单个摆动工艺参数和摆动工艺参数交互作用对堆积金属宽度和高度的影响。利用建立的3D响应模型优化了六向钢节点电弧增材制造摆动工艺参数,采用优化的摆动工艺参数电弧增材制造六向钢节点,制造的六向钢节点平均尺寸偏差为±1.30mm,成形精度较高。     

基于块电极反拷法的工具电极在线制作与修正

微细电火花技术在加工微小孔或具有复杂形状的零件时,由于工件尺寸较小,电极的制备比较困难。本文利用块电极反拷法在线制作和修正工具电极,所获得的电极同轴度较好,长径比L/R在30以上,平均直径为0.012mm,尖端直径在5μm左右。加工出了相应的微小孔,精度在±0.003mm。总结了反拷法的加工工艺特性和电参数的选择,为以后的MEMS器件加工提供好了有效的方法。     

熔融挤压快速成型中支撑工艺的研究

针对单喷头的熔融挤压快速成型制作成型件的特点,必须保证能很好地去除支撑才能得到制件的要求,对熔融挤压快速成型中支撑工艺进行了研究。支撑关系到零件的加工成败、加工时间和表面质量等,提出了支撑的一些生成原则和设置辅助支撑的作用。根据挤出丝的截面形状,建立了支撑丝宽的数学模型,对生成支撑的重要工艺参数进行了分析,结果表明:栅格宽度w较出料速度v对支撑间的间隙L0影响要大,但当层高h由0.2 mm变为0.1 mm时,栅格宽度对支撑间间隙的影响基本不变,而出料速度对支撑间间隙的影响成倍增长,并进行了实验验证。