螺旋伞齿轮磨削表面形貌仿真与试验研究

螺旋伞齿轮广泛应用于重型车辆及军用飞机的传动系统中。磨削作为螺旋伞齿轮加工中的最后一道工序,若磨削表面形貌不符合要求,将导致齿轮耐磨性及抗疲劳强度降低,传动时产生过大的噪声与振动,严重影响重载车辆传动系统的使用寿命与可靠性。为此,通过对螺旋伞齿轮磨削磨粒运动轨迹、砂轮表面形貌特征进行建模和仿真,实现对螺旋伞齿轮磨削表面形貌的预测与分析。针对螺旋伞齿轮设计磨削试验,探究不同磨削工艺参数对齿轮表面形貌的影响。研究结果表明,提高磨削速度与展成速度、增加磨粒粒度皆有利于获得良好的磨削表面形貌,仿真及试验所获得的螺旋伞齿轮磨削表面形貌基本一致,所建模型可有效地分析螺旋伞齿轮磨削表面形貌的产生过程及各加工参数对其影响机理。     

SiCp/Al复合材料超精密车削仿真与试验研究

针对SiC_p/Al复合材料因脆性相SiC的加入而导致难以形成高质量加工表面等问题,采用分子动力学模拟和超精密车削试验的方法对SiC_p/Al复合材料纳米尺度材料去除过程进行研究,重点分析了单晶金刚石超精密切削SiC_p/Al复合材料中的加工表面形成机理、脆塑性转变以及刀具磨损机理。结果表明:高压相变是引起SiC_p/Al复合材料中SiC脆性材料的脆塑性转变的主要原因。随着切削深度的增加,SiC_p/Al复合材料中SiC颗粒加工方式由延性去除,到脆塑性混合方式去除,最后演变为纯脆性去除方式。SiC_p/Al复合材料中SiC-Al界面和Al基体存在,影响了SiC_p/Al复合材料中SiC颗粒去除的脆塑性转变机制。待加工表面上拉应力的存在会诱导微裂纹尖峰,是切削区域脆性SiC材料裂纹萌生的直接诱因。单晶金刚石刀具主要磨损机理为硬质SiC颗粒的磨粒磨损和切削诱导的石墨化。     

PCrNi3MoVA高速侧铣加工研究

PCrN娼MoVA是一种应用广泛的高强度钢，主要应用于炮筒和小型炮后备箱的制造。本文主要研究了利用直径10mm的整体硬质合金铣刀高速侧铣PCrNi3MoVA钢时的铣削力，以及加工后表面粗糙度的情况。同时与端铣加工进行对比，找到了2种加工方式影响粗糙度和铣削力的主要因素，并总结了铣削力的预测公式。     

高精度电液系统的模糊滑模控制仿真研究

结合模糊逻辑和滑模理论,对带有大转动惯量负载的电液系统实现了高精度的控制。该控制器在系统状态到达 滑模面时由模糊逻辑求出等效控制量,有效地削弱了抖振、抑制了外部干扰。为了在没有专家经验时,设计出性能良好的模 糊控制器,采用遗传算法优化隶属函数和控制规则。在MATLAB中的仿真结果表明,所设计的控制器表现出良好的性能,满 足了系统控制指标的要求     

New Method of Manufacturing Micro Parts Using Thiobacillus Ferrooxidans

A new method of processing and manufacturing certain parts of instruments through biological approach is studied. Knowledge of feasibility of micro-manufacturing is obtained by comparing experimental results of etching surfaces of copper, aluminium alloy, brass, steel and stainless steel using strain of Thiobacillus ferrooxidans (T.f.). Our experimental results show that certain metals can be etched using T.f., the most feasible material is copper, followed by brass, etc., with stainless steel the least. The surface of the stainless steel material is nearly unchanged during surface-etching. Micro parts made of copper or brass can be satisfactorily processed with T.f. and the rate of processing on copper is about 14?μm/h. Furthermore, surface roughness and processing speed are controlled by pH value and temperature of etching liquid, in addition to swing rate of the the swing bed.     

非共轴螺旋后刀面微钻几何结构优化与刃磨制备研究

非共轴螺旋后刀面微钻相比普通平面后刀面微钻,在刀具刃磨效率及其钻削性能方面具有显著优势。微钻几何结构微小改变将引起钻削性能的重大变化。建立非共轴螺旋后刀面和螺旋槽的数学模型,计算不同几何结构参数下微钻的切削刃形状、前角和未变形切屑厚度,同时建立不锈钢微孔钻削有限元仿真模型,分析螺旋角、钻芯厚度与锋角对钻削力、温度与切屑形态的影响规律,对非共轴螺旋后刀面微钻几何结构进行优化。仿真结果表明：随着锋角增大,轴向力增大,扭矩和温度降低;随着螺旋角增大,钻削力和钻削温度降低,但是当螺旋角增大到40°时,切屑为带状切屑,切屑易阻塞,容易引起刀具折断;随着钻芯厚度增大,钻削力和钻削温度同时增大,切屑宽度减小。结合不锈钢微细钻削过程中钻削力、钻削温度和切屑形态的变化规律,提出优化的微钻几何结构参数。基于六轴数控工具磨床以及所建立的数学模型,磨制出非共轴螺旋后刀面微钻。测量结果表明,其几何参数与设计值基本一致。钻削试验结果表明,该几何结构参数的微钻具有良好钻削性能。     

蓝宝石磨削表面微观形貌特征研究

蓝宝石单晶因其耐高温、耐腐蚀及高硬度,广泛应用于兵器、航空与航天等领域。蓝宝石磨削加工表面形貌特征对其后续加工及使用性能有重要影响。为分析不同加工因素下的蓝宝石表面形貌特征,进行了不同结合剂、不同粒度的金刚石砂轮蓝宝石磨削试验,利用白光干涉仪对工件表面粗糙度进行了检测,利用扫描电子显微镜对表面微观形貌特征进行了分析。试验结果表明,当磨削深度处于亚微米级尺度内时,树脂结合剂砂轮加工表面质量优于金属结合剂砂轮加工表面质量;减小砂轮磨粒直径有助于提高加工表面质量;较高的砂轮磨削速度不利于获得表面粗糙度值小的加工表面;在脆性断裂去除模式下,蓝宝石表层材料剥落易形成不规则凹坑,光滑台阶状断裂面的形成与蓝宝石单晶解理有关,并且磨削深度越大,加工表面解理断裂特征越显著。     

基于自适应采样距离场的车铣复合加工中刀具—工件接触几何计算

基于自适应采样距离场提出了对车铣复合加工中刀具—工件接触几何的计算方法。针对车铣复合加工中典型的运动形式,分析了加工过程中刀具—工件接触几何的特性。采用八叉树边界体积结构对初始工件的距离场进行自适应采样,并计算采样点在扫掠体积的距离场中对应的距离值,通过对上述各个采样点处对应的两个距离值进行布尔运算确定加工中工件的距离场并对其进行重建。采用三线性插值法计算运动中刀具的表面采样点到加工中工件的距离,根据距离值判定接触区域内的点,由这些点即可获得刀具—工件接触的相关参数。对所研究方法得到的刀具—工件接触几何所得的刀具—工件接触的对比结果表明,所研究的内容为车铣加工中刀具—工件接触的计算提供了一种高效率高精度的方法。