奥氏体不锈钢的小孔钻削参数多目标优化

针对奥氏体不锈钢材料小孔钻削参数的多目标优化问题,设计钻削正交试验方案,测量钻削力后利用MATLAB软件进行多元回归分析,建立了钻削力的预测模型,并检验了预测模型的显著性和准确性。综合考虑钻削加工要求和机床设备性能,以钻头直径、主轴转速、进给速度为优化变量,以钻削力、钻削效率和刀具寿命为优化目标函数,建立了奥氏体不锈钢小孔钻削参数的多目标优化模型。利用Pareto遗传算法求解多目标优化模型,再利用钻削试验验证了优化模型的准确性和有效性。     

FDM型3D打印机喷嘴多目标优化设计北大核心

分析传统桌面级熔融沉积成型(FDM型)3D打印机喷嘴的结构特点,选择喷嘴流道直径、收缩角与喷嘴温度作为试验变量,进行正交仿真试验。分析喷嘴熔体压力场、速度场、黏度场、温度场以及剪切速率场的分布状态。以稳定的出口截面速度、较低的流道熔体黏度以及较高的出口压力作为提高喷嘴打印精度与确保打印过程顺畅的优化目标。通过极差分析,确定三因素分别作用下每个优化指标的变化规律,并基于遗传算法求解多目标优化问题。结果表明:出口速度方差的最显著影响因素为流道直径,流道熔体黏度与出口压力两指标的最显著影响因素为喷嘴温度;综合考量,喷嘴流道直径为1 mm、收缩角为30°且在200~210℃工作时,能够实现较优指标的聚丙烯熔体打印。     

316L不锈钢激光熔覆成形件铣削表面质量分析

激光熔覆成形技术可以实现零件的再制造,但成形后的零件需要通过铣削加工来提高表面质量和精度。为分析316L不锈钢激光熔覆成形件铣削加工参数对表面粗糙度和表面形貌的影响,使用正交设计和优化设计2种方法进行试验以建立多元线性回归方程。以提高表面质量为目标,通过极差分析和响应面分析进行参数优化并对比优化结果。结果表明：各参数对表面粗糙度影响的显著性由大到小依次为进给速度vf、侧吃刀量ae、背吃刀量ap、主轴转速n;多元二次回归模型显著性更高,准确性最好;响应面优化参数组合得到的表面质量最好,形貌最佳。     

新型3D打印成型设备喷头结构热应力耦合分析

针对熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM) 3D打印设备耗材选择范围有限、打印材料挤出不稳定、喷头易堵塞等问题,基于3D打印成型原理,设计了一种新型双螺杆挤出式3D打印成型设备。通过有限元软件ANSYS对喷头结构进行了流场、温度场和应力场的数值模拟分析。结果表明,热流道内温度场分布均匀,从喷头入口到喷嘴出口的温度基本保持一致,达到了恒温控制的要求;压降型喷头结构能有效缓减喷头内部压力,并且,可以使喷头内热塑性高聚合物流体流动流畅,在拐角壁处无明显的速度滞留,在喷嘴出口处无回流和溢流现象,流速分布稳定;喷头等效应力分布均匀,且喷嘴热变形较小,能满足热塑性高聚合物流体的截面成型精度要求。因此,该新型喷头结构设计合理。     

316L不锈钢增材成型件小孔钻削试验研究

为研究316L不锈钢增材成型件的制备并改善其小孔钻削工艺性,以316L不锈钢粉末为增材成型材料,采用激光熔覆技术在45钢表面制备得到了316L不锈钢增材成型件;利用光学显微镜观察分析了试件熔覆层截面显微组织,使用显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度;搭建了钻削试验平台,采用单因素试验与正交试验相结合的试验方案,对传统工艺获得的316L不锈钢板材与316L不锈钢增材成型件进行了钻削对比试验;探究了钻削工艺参数对增材成型件钻削性能的影响规律以及最优的钻削工艺参数组合。结果发现,通过激光熔覆增材制造技术制备得到的316L增材成型件表面平整光滑,熔覆层与基体之间呈良好的冶金结合,熔覆层的硬度为570HV～610HV,是传统工艺获得的316L不锈钢板材硬度(约为200HV～300HV)的2倍左右; 316L不锈钢增材成型件的钻削轴向力远小于传统工艺获得的316L不锈钢板材的钻削轴向力。激光熔覆增材制造技术能显著提高材料硬度并改善其切削加工性能。     

螺杆挤出式3D打印机结构设计与仿真分析

分析了传统桌面级FDM型3D打印机与螺杆挤出式3D打印机的挤出原理,为提升桌面级FDM型3D打印机对打印材料的兼容性并降低打印材料的制作成本,设计了螺杆挤出式3D打印机新结构,具有螺杆与机筒便捷拆换功能。结合设计计算获得了适用于打印丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）材料的螺杆计量段结构,在螺杆低转速与小型化的要求下,可实现小流率高精度打印并可通过提高转速获得更高的流率。通过仿真实验的方法,分析了计量段熔体的速度场、压力场以及剪切速率场的特征。使用最小二乘法,得出了螺杆转速与出口流率对应的回归方程,验证了计算结果的合理性。结果表明,螺杆挤出机构能够适用于3D打印,可降低打印成本并拓宽可打印物料的选择范围,并可通过对螺杆转速的控制实现对物料挤出流率较为精确的调节。     

汽车后空调顶棚风管气动噪声数值仿真分析及优化

先通过半消声室噪声测试和主观评价确认了某大型SUV车型后空调高档运行时顶棚风管主要噪声问题表现为200～450 Hz频带的低频轰轰声，然后基于大涡模拟(large eddy simulation, LES)和声类比FW-H方程相结合的方法对包含乘员舱的顶棚风管CFD模型进行流场和声场数值仿真计算，并分析了顶棚风管内导流片处涡流压力脉动和声模态引起该低频带噪声的机理，最后在不影响出风口风量分配比例的基础上进行导流片的结构优化，优化方案计算结果表明导流片附近的涡流强度和监测点200～450 Hz频带的压力脉动显著降低，该频带的总声压级降低4.8 dB(A),三处峰值平均降低5.5 dB(A)。