结构陶瓷磨削表面残余应力的产生机理

对结构陶瓷磨削表面残余应力的产生机理进行了研究。采用金刚石单颗粒模拟砂轮磨削运动，通过改变切削参数和磨粒形状以真实模拟各种应力单独作用时对残余应力产生的影响，并用Ｘ射线衍射法测试表面残余应力。研究结果表明：陶瓷磨削残余应力主要由挤压应力、切削应力和热应力的综合作用引起；三这三种方法中，切削应力对残余应力的影响最小，挤压应力产生残余压应力，热应力产生残余拉应力。冷却条件显著影响残余应力。     

基于超声技术的齿轮残余应力测量方法研究

齿轮是机械传动中最重要的零部件之一,被广泛应用于各类军用和民用机械装备中。国防工业的发展对齿轮传动的使用寿命、传动效率、可靠性等都提出了越来越高的要求。齿轮在服役使用过程中经常发生齿轮的失效,失效的模式多为轮齿齿面的疲劳点蚀和根部疲劳断裂,失效的现象严重影响了装备的传动性能以及可靠性。引起这两种失效的主要原因是工作过程中的疲劳,而残余应力是引起疲劳失效的主要原因之一。由于齿轮的形状复杂,轮齿空间狭窄,传统方法很难准确、快速地进行齿轮残余应力的测量。提出了利用超声临界折射纵波测量齿轮残余应力的方法,研究了临界折射纵波在齿面及齿根附近的传播规律、设计了用于齿轮残余应力测量的传感器和自动化测量装置。研究结果表明,采用超声临界折射纵波法能够实现齿轮残余应力的准确、快速测量。     

纳米陶瓷材料超声振动磨削加工表面质量研究

研究纳米陶瓷材料磨削加工磨削力、磨削温度及表面粗糙度等表面特征,获取高质量的加工表面,是该工程材料得以广泛应用的重要前提。对纳米ZrO2陶瓷材料平板施加二维超声振动进行磨削,超声振动产生的空化作用、泵吸作用以及涡流作用,能一定程度上改善材料的加工性能、提高加工表面质量,实现纳米陶瓷材料的精密高效加工。结果表明:二维超声振动磨削与普通磨削相比,实际磨削力、磨削温度相对较低且随切削深度增加增长速度较慢;选取不同的磨粒粒度对纳米陶瓷材料进行磨削加工,超声振动加工的表面粗糙度值与普通磨削表面的粗糙度值相比相对较小。     

盲孔法测定径向锻造身管表面残余应力方法研究

为了找到一种准确简便的测定径向锻造身管表面残余应力的方法,将盲孔法测定平板表面残余应力的理论应用到径向锻造身管表面残余应力的测量中。应用有限元软件计算盲孔释放系数的方法,对比在相同材料、受力情况与钻孔条件下的身管表面盲孔的释放系数与平板表面盲孔的释放系数,得到了盲孔法测定径向锻造身管表面残余应力的适用性范围;结合有限元法计算释放系数的优越性,提出了一种通过直接修正释放系数来修正由钻孔偏心所引起的误差方法。并应用盲孔法测定了某锻后身管表面的残余应力。     

7075铝合金二维超声挤压加工表面质量影响因素及其交互作用研究

进行二维超声挤压加工正交试验,研究静压力、挤压速度和进给量等工艺参数及其交互作用对7075铝合金表面质量的影响,并寻求最优工艺参数。通过极差分析和方差分析,确定工艺参数及其交互作用对表面粗糙度和表层硬度的影响主次顺序和影响显著性;基于数据驱动,采用回归分析方法构建表面粗糙度和表层硬度预测模型;基于响应曲面法,分析交互作用对表面粗糙度和表层硬度的影响;利用有约束多目标规划模型,确定最优工艺参数。研究发现：经过二维超声挤压加工后,7075铝合金试件表面粗糙度值明显降低,而表层硬度大幅度提高;表面粗糙度主要取决于挤压速度和进给量的交互作用,而表层硬度主要取决于静压力、挤压速度,以及挤压速度和进给量、静压力和挤压速度的交互作用。基于预测模型获得的表面粗糙度和表层硬度与实测结果基本吻合;基于最小表面粗糙度值和最高表层硬度值目标下的最优工艺参数也与试验结果较为吻合。研究结果表明,工艺参数之间的交互作用对表面质量的影响是不可忽略的,所构建的表面粗糙度模型和表层硬度模型是有效的。     

身管冷径向锻造残余应力的模拟研究

身管是自动武器的核心部件,冷径向锻造是制造自动武器身管的一项新工艺。冷径向锻造后的身管通常需要后续的机械加工,且身管在动态的高温高压载荷下射击,锻后身管中的残余应力将直接影响身管后续加工中的尺寸精度及身管使用时的疲劳寿命。为了预测冷径向锻造身管内的残余应力分布及影响残余应力分布的各参数,建立了模拟身管的冷径向锻造及回弹过程的轴对称模型,得到了回弹后身管内的残余应力分布,并分析了各工艺参数对锻后身管内残余应力分布的影响规律,为进一步控制锻后身管内残余应力的分布提供了参考。     

超声振动磨削陶瓷深孔试验研究

研究了超声振动磨削和普通磨削陶瓷深孔的对比试验。结果表明，超声振动磨削可明显地提高陶瓷加工效率，能有效地消除普通磨削产生的表面裂纹和崩坑，是陶瓷深孔精密高效加工的一种新方法。     

超声振动辅助磨削技术的现状与新进展

如何实现硬脆性材料的高效率、高质量、高精度加工是现代精密制造领域的技术难题,为解决这一难题超声波振动磨削技术被引入到硬脆性材料的加工中。综述了超声振动磨削技术的现状,基于现有的一维振动磨削与二维振动磨削技术,着重分析了不同超声振动施加方式对磨削力、加工表面完整性、砂轮磨损等加工特性的影响。作为二维振动磨削技术的最新进展,对垂直型椭圆振动磨削技术的加工原理以及加工特性进行初步介绍。     

应用灰色聚类法评价陶瓷材料的磨削加工性

提出一种陶瓷材料磨削加工性的评价方法,能够同时考虑影响陶瓷磨削加工性的多种因素。选择陶瓷材料为聚类对象,选取陶瓷材料磨削加工性的影响因素作为聚类指标,将陶瓷材料的磨削加工性分为不同的灰类等级。确定陶瓷磨削加工性影响因素的灰类白化函数,利用离差法计算磨削加工性影响因素的灰色定权系数,经过计算得到每种陶瓷材料的聚类向量,通过比较聚类系数确定陶瓷材料的磨削加工性等级。以碳化硅、氧化铝、氮化硅和氧化锆4种陶瓷材料为例,同时考虑材料的性能参数和加工过程／输出参数,应用灰色定权聚类方法,4种陶瓷材料被分为3个不同的磨削加工性等级。研究结果表明灰色定权聚类是一种可行的陶瓷材料磨削加工性综合评价方法。     

基于棒状共晶体边界滑移的复相陶瓷开裂应力

根据共晶基复相陶瓷的组织结构特征,建立开裂应力预报模型,为分析复合材料的破坏形式提供了理论依据。共晶基复相陶瓷以含纳/微米纤维的棒状共晶体为基体,并在棒状共晶体周围分布有少量的片晶和球晶。基于棒状共晶体内纤维-基体间强约束界面所传递的拉应力,建立了载荷传递模型;根据两棒状共晶体之间或共晶体与周围其他晶粒之间的弱界面特性,通过边界滑移条件确定棒状共晶体表面切应力;考虑棒状共晶体方位的随机性,当复相陶瓷承受拉伸载荷时,借助棒状共晶体的外加应变与复相陶瓷外加载荷间的关系,得到复相陶瓷开裂应力的理论表达式,结果表明开裂应力与棒状共晶体内纳/微米纤维的直径和体积分数密切相关,复相陶瓷开裂应力随着纤维直径的增大而增大,随纤维体积分数的增大而减小。     

陶瓷深孔精度高效加工的新方法:超声振动磨削

进行了超声振动磨削和普遍磨削陶瓷深孔的对比试验研究。结果表明，超声振动磨削可明显提高陶瓷加工效率，能有效地消除普通磨削产的表面裂纹和凹抗，是陶瓷深孔精度高效加工的新方法。     

切向超声振动辅助磨削对单颗粒切削力的影响

通过引入单位磨削力,结合超声振动辅助磨削过程中单颗粒的运动学分析及其切削深度计算,建立了单颗粒动态切削力及其平均切削力数学模型,进而推导出磨削区内的平均切削力公式;通过试验对普通磨削力和切向超声振动辅助磨削力进行了研究.研究结果表明,在相同的加工条件下,超声振动辅助磨削的单位磨削力低于普通磨削;切向超声振动的引入使磨削...     

磷酸ニ氢钾晶体精密磨削的试验研究

磷酸二氢钾(KDP)晶体具有质软、脆性高，各向异性等不利于材料加工的特点，被认为是最难加工的光学材料。本文采用普通刚玉砂轮和金刚石树脂砂轮对KDP进行磨削试验研究，初步揭示了不同磨削工艺参数对磨削力和表面形貌的影响规律；通过理论计算得到了KDP晶体(001)晶面临界磨削深度，进而探讨了超精密磨削KDP晶体获得较好表面形貌的途径。     

超声辅助磨削陶瓷材料的裂纹产生与扩展仿真研究

基于光滑质点流体动力学(SPH)法,研究超声磨削陶瓷材料过程中磨粒冲击工件的裂纹产生及扩展情况,揭示不同超声冲击速度下材料的去除特性及表面层损伤规律。仿真结果表明:磨粒以不同速度压入工件一定深度后,工件开始产生侧向裂纹和径向裂纹;随着冲击速度的增大,工件材料受冲击部位周围的局部崩碎现象明显减少,产生侧向裂纹时磨粒压入工件的临界深度减小,而产生径向裂纹时的临界深度无明显变化。磨粒压入工件的深度增加,观察两种裂纹的扩展情况发现:冲击速度提高,侧向裂纹扩展速度变慢、尺寸减小,而径向裂纹则无明显变化。证实了随着冲击速度的提高,即超声效果加强时,工件的塑性域去除范围增大,但不会引起表面层损伤增大,最终表面质量得到提高。     

导套式椭圆超声镗削模拟实验研究

椭圆超声振动切削技术的研究绝大多数针对非导套结构装置,针对导套结构对椭圆超声振动切削装置进行了研究。在分析椭圆超声振动切削机理的基础上,通过切削实验发现采用导套结构镗削装置椭圆超声振动切削仍然具有降低切削力、提高加工精度等优势。在相同实际背吃刀量时,吃刀抗力椭圆超声振动切削降为普通切削的19. 6%. 主切削力椭圆超声振动切削降为普通切削的31%. 在理论背吃刀量0. 050 mm 时,椭圆超声振动切削实际背吃刀量接近理论背吃刀量,实际背吃刀量0. 045 mm;普通切削实际背吃刀量和理论背吃刀量相差较大,实际背吃刀量 0. 032 mm.     

光学非球面磨削中的圆弧砂轮修整误差分析

针对光学非球面磨削加工中对圆弧砂轮修整精度要求比较高的特点,采用GC杯形砂轮修整器对圆弧砂轮进行修整,并分析杯形砂轮修整器几何误差和原理误差。在此基础上,讨论了各种误差对圆弧砂轮的修整及对非球面加工的影响程度,确定修整器定位倾斜误差是影响圆弧砂轮修整的主要因素,特别是对圆弧半径的影响。针对定位倾斜误差因素进行了砂轮修整实验,结果表明定位倾斜情况下拟合的圆弧半径残差较大且残差分布与理论分析一致。非球面加工实验显示定位倾斜情况下的工件面形误差分布情况与理论分析一致。修整器调正后再次进行加工,结果呈现不同的面形误差分布且误差减小了,验证了定位倾斜误差对非球面加工的影响。