钛合金深孔钻削温度测量及加工表面质量研究

深孔加工技术广泛应用于航空航天领域,钛合金由于其难加工性对深孔加工提出了巨大挑战.提出了一种基于麻花钻深孔钻削钛合金的在线温度测量方法.通过全因素实验,分析了钛合金加工表面质量和加工硬化现象.试验结果表明切削速度对钻削温度有很大影响,当切削速度过大时,表面质量迅速恶化,产生表面烧伤和严重的加工硬化现象,进给速度对钻削温度略有影响.综合分析后推荐用于干切削条件下TC4钛合金深孔钻削的切削参数为20m/min,0.08mm/rev.     

汽车发动机冷却水套清洗工艺研究

对发动机缸盖冷却水套清洗工艺进行了仿真优化研究。针对发动机缸盖水套进行逆向建模,获得发动机缸盖水套流域模型,制定不同的发动机水套清洗工艺方案并进行流体仿真,获得优化的水套清洗工艺,通过清洗机进行优化水套清洗工艺验证。发动机缸盖冷却水套清洗工艺仿真优化方法可用于制定发动机生产线中冷却水套清洗方案,优化清洗工艺,缩短清洗时间,提高清洗效率。     

CFRP及叠层结构螺旋铣孔专用刀具切削性能评价

碳纤维增强复合材料(CFRP)及由钛合金Ti-6Al-4V和CFRP组成的金属复合材料叠层结构广泛应用于现代航空工业。大型客机结构件之间主要通过铆接和高锁螺栓连接,根据波音与空客公司发布的数据显示,最新一代B787与A380上装配孔的数量已超百万,装配过程中的制孔效率与质量直接决定了客机整体装配效率及关键结构件的疲劳寿命,从而间接影响了客机的生产成本以及飞行可靠性。随着飞机数字化装配的快速发展,传统的钻孔工艺会产生很多加工缺陷,工序复杂,加工孔质量不能满足要求,因此,有必要优化制孔工艺,设计新型专用刀具。本文通过研究螺旋铣孔运动学特性,分析螺旋铣孔的工艺特点,设计了一种新型螺旋铣孔专用刀具,并以加工过程的轴向切削力、出入口加工质量以及刀具磨损为评价指标,验证该新型专用刀具的切削性能。结果表明,专用刀具在干切削条件下能够实现复材孔无分层、钛合金孔无毛刺加工,大幅提高刀具寿命,解决了传统立铣刀对CFRP及CFRP/钛合金叠层结构进行螺旋铣孔时刀具寿命低、加工质量差等问题。     

枪钻的刀具磨损及监测技术

综合国内外研究现状,介绍了枪钻的基本结构和加工系统,总结了枪钻加工过程中刀具磨损的主要形式:扩散磨损和粘结磨损,分析两种磨损形式的机理。阐述了枪钻加工过程中刀具监测技术,目前主要通过采集力、扭矩和声发射信号对刀具状态进行监测,声发射信号等可以对刀具磨损状态进行表征,提出了抑制枪钻磨损方法以及监测技术的发展趋势。     

超高强度钢30Cr3SiNiMoVA高速铣削加工性能分析

作为航空航天工业中广泛使用的低合金超高强度钢,30Cr3Si Ni Mo VA具有优异的综合性能,但材料的切削加工性能差,是一种典型的难加工材料。为了解决传统磨削加工表面硬化和效率低下等问题,采用高速硬铣削来实现超高强度钢的精切代磨。为此,本文对热处理后的超高强度钢开展了高速铣削加工试验,对不同试验参数下的切削力、切削振动和加工表面质量结果以及变化规律进行了分析,同时还分析了切屑的形态转变趋势。试验结果表明,随着切削速度和径向切宽的增加,径向切削力有所增大,同时切削速度和径向切宽对切削振动的影响也最明显。通过合理选择切削参数,高速铣削加工超高强度钢能够获得较好的加工表面质量。     

贮箱壁板材料高速铣削加工表面质量试验分析

对火箭箭体壁板材料在高速铣削条件下的加工表面质量进行试验分析,测量了不同转速下刀具最大径向位移跳动量,分析对比了干式切削和微量润滑切削条件下的加工表面粗糙度变化规律。结果显示,主轴转速16000r/min,每齿进给量0.20mm/z,轴向切深4mm时能够获得综合性能较好的加工表面质量和加工效率;在供液距离为50mm时,选用微量润滑高速铣削能够获得更加良好的加工表面粗糙度。     

基于静电微量润滑的AlSi7Mg铝合金高速铣削能量消耗研究

目的 通过开展AlSi7Mg铝合金高速铣削实验,研究静电微量润滑（ElectrostaticMinimalQuantity Lubrication,EMQL）条件下不同的铣削参数对铣削过程中能量消耗的影响规律。方法 采用AlSi7Mg铝合金板材,在PT50A加工中心开展EMQL条件下不同铣削参数（切削速度、进给量和铣削深度）的正交实验,以及4种润滑条件（干式、传统浇注润滑、微量润滑和EMQL）下的对比实验,监测不同铣削条件下机床功率P情况,并对功率进行曲线拟合,再依据拟合函数积分求解不同条件下铣削过程的材料去除能量Ek,进而换算出相同材料去除体积下（即单位深度下）消耗的能量E′,然后根据功率求解铣削比能Ek。根据实验结果分析不同铣削参数和润滑条件对4种能量消耗指标（P、E、E′和Ek）的影响规律,并将依据4种指标选出的正交实验优化参数应用于缸盖加工中。结果 尽管切削速度v和进给量f各有不同,当铣削深度ap取最小值（0.4 mm）时,功率曲线水平以及材料去除能量E均位于各数据组的最低水平。在实验11加工过程中,每毫米切削深度的材料去除能量E′为最小值。不论ap值如何变化,铣削比能均随着f...     

走刀路径对多型腔薄壁件加工变形的影响

薄壁结构件质量轻,可以大幅减少航天设备的重量和油耗,故而在航天工程中得到了广泛的应用。但薄壁结构件刚性差,在加工过程中容易引起变形,导致废品率升高。针对此种问题,以多型腔薄壁结构件为研究对象,走刀路径作为切入点,结合试验与物理仿真模型研究了走刀路径与变形之间的关系。试验结果表明:由工件中心开始加工且走刀路径具有较好对称性时,工件加工变形可得到明显改善。原因在于由工件中心弱刚性区域开始加工时,周围的未加工区域可以给中心弱刚性区域提供支撑,减小变形;另一方面,对称的走刀路径可使工件变形更加均匀,进一步改善了工件变形。最后总结出了针对此类零件加工的最优走刀路径,可使变形得到有效的改善。     

不同金属夹杂物对曲轴钢加工过程中刀具磨损及表面完整性的影响

研究了六种含有不同夹杂物曲轴钢的车削性能,开展了车削刀具磨损试验,并在线采集切削力,刀具后刀面磨损VB值和工件表面粗糙度每20min记录一次。通过扫描电镜和能谱仪对刀具磨损机理进行研究,同时用光学显微镜测量表面完整性。刀具磨损初期以磨粒磨损和涂层剥落为主;刀具进入稳定磨损阶段,出现崩刃和积屑瘤,崩刃引起的破损是刀具磨损加剧进而失效的主要原因。以氧化铝形式存在的铝夹杂物在车削中加剧了破损,使刀具寿命和表面完整性恶化。选用锰夹杂物作为固体润滑剂,延长了刀具寿命,提高了曲轴钢的切削性能。在曲轴钢的车削过程中,表面完整性与刀具磨损密切相关,刀具磨损越小,表面粗糙度越低,加工质量越好。     

TC17钛合金在高温与高应变率下的动态压缩力学行为研究

采用微型分离式霍普金森压杆实验系统对TC17钛合金在高温、高应变率条件下的动态力学行为进行研究,测试材料的应力应变行为,分析实验温度、应变率和应变对其动态力学性能的影响规律。实验结果表明：当应变率为3000s-1时,TC17钛合金表现出明显的应变硬化效应,但在高温、高应变率条件下其应变硬化效应明显减弱;TC17钛合金具有应变率强化效应,但在温度升高过程中其应变率敏感性随着实验温度的升高而先减小后增大;实验温度对TC17钛合金的动态压缩力学行为的影响非常明显,温度敏感性因子随温度的升高大幅度增大。