人工骨3D打印与铣削复合加工研究

针对人工骨高效精密制造的需求,展开PEEK材料人工骨高效3D打印与精密铣削复合加工研究。基于响应面方法,以PEEK材料人工骨制造的高储能模量、高效率、低耗材和高表面质量为目标,建立FDM型3D打印与铣削工艺参数的响应值回归数学模型,并据此进行工艺参数优化。得出3D打印最优参数组合为:层厚0.43 mm,内部填充密度55.05%,外周轮廓1.39圈。铣削最优参数组合为:背吃刀量0.2 mm,主轴转速3 500 r/min,进给量0.06 mm。进一步的复合加工试验验证了所构建的数学模型及优化的参数。该研究为PEEK材料人工骨的高效精密制造提供了一种复合加工方法,并奠定了复合加工的工艺参数基础。     

微细铣削中刀具侧刃磨损试验研究

随着科学技术的发展,微小零件广泛应用于各个领域,而微细铣削技术变得越来越重要。在微细铣削中,对刀具磨损的研究占有重要地位。采用直径1 mm的TiAlN涂层平头铣刀,针对微细铣削黄铜H59时的刀具侧刃磨损进行试验研究。发现随着铣削长度的增加,侧刃磨损量呈上升趋势。切削长度为200 m时,两组试验的磨损带宽度变化由快变慢,出现变化临界点。对刀具磨损形式与机制进行分析,发现刀具出现涂层脱落、刀尖钝圆半径变大和微崩刃现象,分析其发生机制为磨粒磨损与粘结磨损。以侧刃后刀面磨损带宽度为试验指标进行正交试验,研究铣削参数对刀具侧刃后刀面磨损的影响主次顺序及最优参数组合。结果表明:每齿进给量、轴向切深、主轴转速和径向切深对刀具磨损的影响依次减少;试验所得最优参数组合为f_z=2μm/齿,a_p=0.3 mm,n=60 000 r/min,a_e=0.15 mm。     

微层挤出聚氯乙烯/CaCO_3复合材料抑制增塑剂迁移性能

利用自主设计的微层挤出装置制备了1,9,81,729层4种具有不同层数的聚氯乙烯(PVC)/CaCO_3试样。通过扫描电镜、流变仪、超声波监测仪、增塑剂迁移和力学性能测试分别对试样的结构、取向度,增塑剂迁移稳定性和力学性能进行了研究。结果表明,微层挤出软聚氯乙烯分子链由卷曲状态变为更加有序的线型状态,排列更加紧凑,试样表现出优异的抑制增塑剂迁移性能;纳米碳酸钙可以进一步抑制PVC中增塑剂的迁移,且层倍增单元中的持续剪切作用能够有效分散PVC中的纳米碳酸钙,在降低增塑剂迁移的同时提高复合材料力学性能。     

热缩式刀具夹持柄的设计研究

系统地对热缩式刀具夹持柄的设计进行研究。针对热缩式刀柄在刀具夹持过程中的两个关键过程,构建热缩式刀柄的有限元模型并对它在加热与冷却条件下进行相关分析。结果表明:热缩式刀柄上刀具夹持孔的尺寸是影响刀具插入的关键因素,其设计不当可能会造成夹持应力过大,进而引起刀柄材料失效;热缩式刀柄外部尺寸对于热胀冷缩过程影响有限,在保证刀柄刚度的前提下,可以依据具体工件的特征对其进行设计与制造。基于有限元分析结果,提出一种设计热缩式刀柄的新方法,并通过实际制作热缩式刀具夹持柄原型进行了验证。     

微沟槽顶部毛刺宽度微细切削试验研究

毛刺的存在影响工件的加工精度及加工效率。文章以毛刺宽度作为分析指标,采用正交试验对微细铣削过程中的关键因素(轴向切深、每齿进给量、主轴转速、径向切深)进行优化参数研究。分析结果表明:最优铣削参数组合是主轴转速为78000min-1,轴向切深为78μm,每齿进给量为1.5μm/z,径向切深为390μm;关键影响因素对毛刺尺寸影响的程度由大到小依次是主轴转速、轴向切深、每齿进给量和径向切深。由于参数优化铣削的微沟槽的顶边缘仍然存在尺寸较大的毛刺,文中采用后处理加工方法进行修正,结果表明能够进一步明显减小毛刺。     

高速干车削钴基高温合金的陶瓷刀具磨损机理研究

针对难加工材料钴基高温合金GH605,采用Al2O3基和Sialon基陶瓷刀具进行高速干车削试验,分析在不同切削速度下的刀具后刀面磨损量、刀具磨损形式以及磨损机理.研究表明:Sialon基陶瓷刀具后刀面磨损量大于Al2O3基陶瓷刀具后刀面磨损量;Al203基陶瓷刀具主要磨损形式为前后刀面的正常磨损、前后刀面的非正常剥落和微崩刃,低切削速度时磨损机理主要为磨粒磨损、黏结磨损,高切削速度时还伴有氧化磨损;Sialon基陶瓷刀具磨损形式主要以破损为主.该研究可以为高速干车削钴基高温合金的高性能陶瓷刀具的设计、刀具寿命预测等提供理论指导.     

基于Abaqus的正交切削仿真的有限元分析

介绍了正交切削仿真中的应力场和温度场的分布,利用非线性分析软件ABAQUS,通过Johnson-cook热-力耦合的方法模拟微细切削铝合金A2024-T351的温度场和应力场。经过分析得出在对工件进行微细切削时存在尺度效应的背吃刀量区间为0.5R~R(R为刀具切削刃钝圆半径),并得到了工件在微细切削中的温度场和应力场分布,仿真结果对微细加工过程中的切削参数的选择及研究方法提供了参考。     

变电站小电流接地数值仿真研究

利用MATLAB仿真平台，对电力系统输电线单相接地问题给出较为准确的数值仿真解，为分析该问题提供了一种简单、可靠的实现途径。通过小电流接地数值仿真研究，可更加清楚小电流接地的物理概念及其动态过渡过程，为小电流接地选线自动化提供更为清，可靠的理论根据。     

面向钛合金微细铣削的等离子体电解氧化膜层的制备与性能分析

目的 降低TC4钛合金微小零件的铣削难度,提高表面加工质量和加工效率.方法 采用以NaAlO2为主要成分的电解液,借助等离子体电解氧化(Plasma Electrolysis Oxidation,PEO)作用,在TC4钛合金表面原位生长厚度约为20μm的疏松多孔氧化膜层.分别使用扫描电子显微镜、X射线能谱仪对氧化膜层的结构和组成进行表征,采用测力仪、白光干涉仪对氧化膜层微细铣削时的切削力和表面粗糙度进行测量.结果 氧化膜层为TC4钛合金原位生长所得,厚度较为均匀,约为20μm.结构疏松多孔,孔隙率高,孔洞分布较为均匀,与基体结合力差.与TC4钛合金相比,氧化膜层的弹性模量和硬度分别降低了79.8％和75.0％;相同切削参数下,三向铣削力分别降低了91.90％、78.13％和42.62％,表面粗糙度Ra值减小了52.6％.结论 该氧化膜层较传统膜层而言,有更加疏松多孔的结构,强度更低,可明显降低微细铣削的三向力,加工表面粗糙度明显降低,且无明显的顶部毛刺.该方法显著降低了TC4钛合金微细铣削的加工难度,有效改善了加工表面质量,验证了等离子体电解氧化的方法用于辅助铣削TC4钛合金的可行性.