基于二维切削的SiCp/Al复合材料表面损伤形成机制研究

目的 研究SiCp/Al复合材料切削过程中的表面损伤形成机制。方法 以SiCp/Al复合材料为研究对象,展开基于二维切削的仿真和实验研究,建立了包含铝合金2A14、SiC增强颗粒以及界面特性的SiCp/Al切削仿真模型,对作用于不同Si C颗粒部位的材料表面缺陷进行分析;接着利用高速直线电机搭建能映射二维切削条件的实验平台,在不同材料去除条件下,利用扫描电子显微镜和白光干涉仪对切削表面形貌进行测试,分析和验证切削表面损伤形成条件。结果 SiCp/Al复合材料切削表面损伤机理取决于SiC颗粒相对刀具切削路径的位置：当刀尖作用在Si C颗粒的顶部时,表面损伤主要为基体撕裂、颗粒破碎;当刀尖作用在Si C颗粒的中部时,表面损伤为颗粒破碎导致的裂纹和凹坑;当刀尖作用在Si C颗粒的底部时,表面损伤为颗粒拔出导致的凹坑。随着切削深度的增大,凹坑逐渐增多,表面粗糙度随之增大。结论 利用二维切削模型仿真方法和高速直线电机实验,可以有效研究复合材料切削损伤形成机制。Si C颗粒相对刀具切削路径的位置不同会导致切削损伤不同;SiCp/Al复合材料表面质量会随着切削速度的提升而有所提高。     

铣削加工过程稳定性分析

考虑刀具和工件的动态特性,建立了二维铣削加工过程的动力学模型,在此基础上,推导了稳定性叶瓣图绘制的公式。通过仿真,分析了模态参数对稳定性叶瓣图形状的影响。结果表明：刚度和阻尼率影响叶瓣图的纵向形状,固有频率影响叶瓣图的横向形状,叶瓣图的主要形状由动刚度最小的模态决定。
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大型核电叶片的螺旋磨削刀具轨迹生成

为了提高大型核电叶片的磨削加工效率和改进现有的砂带磨削刀具轨迹生成方法,提出了一种针对组合曲面叶片的六轴联动螺旋磨削方法。该方法根据组合曲面相邻边界曲线与曲面造型提出了叶片砂带螺旋磨削切触点和刀具轨迹的计算公式。基于课题组自主开发的编程系统平台编制了相应的数控编程模块,生成了连续光滑的叶片螺旋磨削加工刀具轨迹。与砂带磨削原有的横向、纵向磨削方式相比,大大减少了叶片磨削过程中的让刀时间,提高了加工效率,降低了生产成本。     

既有高速公路软基加固的高压旋喷桩法

针对既有高速公路软基沉降问题,介绍了高压旋喷桩法的设计方案、施工工艺以及质量控制等内容,以江苏省沿海高速连盐路段为例,对施工过程中的路面隆起情况进行监测分析,对最终沉降量进行了数值模拟计算以评价加固效果,并与加铺沥青法进行了费用对比分析。研究表明:高压旋喷桩法可以有效处治既有高速公路软基工后沉降问题,并且具有较好的经济效益。     

[绿色设计]基于Vericut的机床能耗建模与仿真

为实现数控加工制造过程的能耗预测与仿真,采用比能耗法建立了基于Vericut Force模块的机床能耗模型,并结合UG CAM模块与Vericut Force模块搭建了CAD-CAM-ECS能耗仿真平台,实现零件在加工过程中能耗的仿真。结果表明,基于Vericut中过程毛坯（IPW）条件的机床能耗模型可有效预测零件在加工过程中的机床能耗状态,CAD-CAM-ECS能耗仿真平台可实现加工过程能耗仿真并准确映射能耗高的设计特征,为零件的设计及工艺的优化提供依据。     

S试件加工中奇异点优化算法的研究

针对S试件在五轴加工中产生的奇异点问题,对奇异点的产生原因进行了分析。为减小奇异点处非线性误差过大的影响,在后置处理阶段提出一种优化算法,通过线性插值增加刀位点数量,控制C轴程序段中的最大变化值,进而减小非线性误差。通过仿真及实际加工,验证了这一优化算法的正确性。     

重钢喷煤给煤机控制系统改进研究

采用CS2024型控制系统对原有钢铁企业惯用的电子称重式给煤机的控制系统进行全面升级改造。其改造的核心部分是全部采用新的微机控制系统、引入变频电机和高精度称重传感器，以提高炼铁工艺称重给煤机的给煤率精度、效率及可靠性。     

薄壁零件端铣建模与试验研究

航空航天领域大量使用以薄板类零件和壳类零件为主的薄壁零件,此类零件加工装夹难度大,往往存在弱刚性支撑区域,导致传统切削力模型难以对零件所受端铣铣削力进行精确描述。针对薄板类零件Z向非可靠装夹的情况,在经典铣削力模型的基础上,综合考虑铣削过程中由刀具弱刚性引起的X向、Y向再生型切削厚度波动与零件Z向振动导致的切削深度波动对实际铣削力的影响,建立刀具零件铣削系统三自由度动力学模型,同时开展端铣铣削力试验。试验结果表明,铣削系统三自由度动力学模型计算结果与试验结果吻合度较高,可以较好地描述薄壁零件在弱刚性装夹下的铣削状态。