船体板材成形模具与装备耦合分析

通过对船体板材成形模具与装备的一体化耦合建模,采用有限元分析模拟软件ANSYS对其刚度和强度进行模拟分析,然后与装备自身的刚度和强度进行对比分析,找出成形模具与装备各自对船体板材成形精度的影响,从而优化船体板材成形模具与装备的刚度和强度设计.在保证船体板材成形精度的前提下,可以合理简化成形模具与装备的结构,降低生产成本,获得更高的经济效益.     

变截面辊弯成形制造装备多机构协作内力规划

针对变截面辊弯成形制造中诸多不确定性因素造成对制造装备产生剧烈变负载冲击的问题,提出了一种自适应抵消变负载冲击的变截面辊弯成形制造装备多机构协作内力动态优化分配算法.基于拉格朗日法推导了成形装备和板材动力学方程,建立了包含成形制造装备以及成形板材在内的联合动力学数学模型.为平衡成形过程中剧烈的变负载,基于成形制造平衡条件对成形轧机左右臂的内力进行了动态分配.针对成形装备多机构系统组成的闭链多体系统动力学耦合问题,以板材受到的净挤压力为零作为优化目标,采用加权伪逆法对动态分配后的内力进行优化解耦,从而获得变截面辊弯成形装备多机构协作内力规划新方法.最后,以变截面成形制造过程中由于轧辊打滑导致加工失败为例,基于Matlab软件进行计算机数值计算与仿真.仿真结果表明,当由于轧辊打滑引起负载变化时,采用提出的多机构变负载协作内力规划算法,能使各驱动轴力矩自动适应并抵消变负载冲击,使整线快速恢复正常成形加工,从而可以确保变截面辊弯成形制造的平稳运行与加工效率.研究将为变截面辊弯成形制造装备的智能控制以及智能制造提供理论基础与技术支持.     

激光熔覆成形金属薄壁结构的试验研究

试验研究了较低功率的激光熔覆成形金属薄壁结构及其影响因素。成形金属薄壁结构的能力对零件薄壁部位的成形和小型零件的制造十分重要。由于传统的激光表面处理工艺观念的影响、对激光单道熔覆成形薄壁结构过程及其规律的认识不够,目前成形薄壁结构的能力较差。试验研究了用与表面处理工艺不同的、功率和光斑尺寸较小的CO2激光进行单道熔覆成形薄壁试样,试验结果表明较低功率、较小光斑的激光与适当的扫描速度、送粉速度等配合可以得到壁厚最小为0.4 mm的薄壁结构。激光单道熔覆的壁厚与工艺参数和工件高度有关,粉末流与激光束之间的同轴度和送粉速度的稳定性等因素也影响薄壁结构的成形。     

我国研发成功世界最大成形空间快速制造装备

目前世界上最大成形空间的快速制造装备最近在我国研发成功。应用这项技术，无需模具即可整体成形任意复杂结构的大型制件。据华中科技大学材料学院教授史玉升介绍，这套装备成形空间为1．2米×1．2米，是基于粉末床的激光快速制造装备。     

成形扁钻

<正> 一、一般概述成形扁钻具有制造、使用方便,可用于各种设备上进行各种材料的阶梯孔、平底孔、通孔和盲孔的成形精加工。中等尺寸(一般来说,直径φ50mm,深度在1倍直径以下)的成形扁钻,在成批大量生产中得到了广泛的应用。在黑色金属加工中,表面粗糙度值一般能达到小于Ra3.2,精度能达到IT9级。     

基于增材制造的Y形流道压力损失建模研究

增材制造技术因其能够成形复杂结构而适用于高集成轻量化的液压系统,但增材制造成形流道的壁面粗糙度与传统钻削及铸造加工的流道不同,尤其是复杂管路系统中的流道分支结构,经典压力损失计算模型无法直接使用,迫切需要研究增材制造成形流道的压力损失数学模型。因此,以典型的流道分支结构——Y形流道为研究对象,应用伯努利方程、动量定理及达西公式建立其压力损失数学模型,并得到增材制造的成形角度对流道壁面粗糙度的影响。利用仿真分析分流比、分支角度及流道直径对压力损失的影响规律,初步验证Y形流道压力损失数学模型的准确性。搭建Y形流道压力损失测试试验台,利用增材制造加工Y形流道测试件,测定不同分流比、分支角度及流道直径下的流道压力损失。结果表明,不同参数下Y形流道压力损失数学模型计算结果与仿真分析结果平均误差均在9%之内,而不同参数下Y形流道压力损失数学模型计算结果与试验测试结果平均误差均在8%之内。研究成果可为增材制造成形低损耗管路的设计奠定基础。     

先进制造技术(三)

三、先进制造技术中的成形与加工技术 先进加工、精密成形技术是制造技术的主体,是系统集成的物质基础。从根本上讲,优化的工艺装备决定了制造技术的固有水平和效率,决定了产品的制造质量和使用效率。下面例举具有代表性的几种成形与加工技术。     

TC4钛合金板料激光冲击成形过程的有限元仿真

激光冲击成形集板材成形和材料改性于一体,利用激光诱导高幅冲击波的力效应使板料产生塑性变形,是一种无模、柔性成形新工艺。本文使用商业有限元分析软件ABAQUS进行了钛合金板料激光冲击成形过程的仿真研究,分析了钛合金板料厚度、激光能量、约束孔径、激光光斑间隔四种因素对材料变形量和应力应变的影响。研究表明:随着板料厚度的增加,板料变形范围逐渐减小,变形量先减小后增大;随着激光能量的增大,材料的变形量线性增加;激光约束边界孔径越大,板料变形量越大;适当的光斑间隔并不会对零件成形精度造成较大影响,在满足精度要求的条件下,为提高效率可以考虑采用间隔光斑进行冲击成形。     

喷射技术在生物制造工程中的应用

生物制造工程是快速成形与生物材料、生物医学相互融合形成的新兴交叉学科。生物材料喷射技术是生物制造工程核心技术之一。在实际应用的基础上,研究了螺杆挤压喷射、活塞挤压喷射、气动挤压喷射、微滴喷射技术、激光引导直写技术和电纺丝技术、蘸笔纳米刻蚀技术的原理、使用范围和优缺点,并介绍了国内外相关技术的最新进展。喷头的选取在一定程度上决定了支架的成形精度和复杂程度,可以通过对不同喷射技术的出丝直径、成形效率和适合材料比较,来选择合适的喷射技术。生物制造中喷射技术的发展主要有四个方向：在满足一定成形精度的要求下,尽量扩展喷射技术的材料使用范围;在一定的材料应用范围内,尽量提高精度;追求喷射技术精度在量级上的提高;尽量减少在喷射过程中对材料的影响。     

气压驱动金属微熔滴可控喷射及沉积精度分析?

金属微滴按需喷射成形制造中,保证喷射系统按需产生均匀微滴和喷射沉积的位置精度是成形高质量金属零件的关键。采用试验研究的方法,分析喷嘴壁附着杂质对稳定喷射以及工艺参数对微滴均匀性的影响,并对喷射系统在可控喷射情况下按需产生的锡铅合金(Sn60%Pb40%)微滴尺寸分布进行分析;研究沉积高度变化对微滴沉积精度的影响。在上述研究基础上,通过选择合适的沉积高度,沉积制造一个6×6微滴阵列,并对微滴阵列的沉积精度进行分析。结果表明,所产生微滴的平均直径为321μm,尺寸标准偏差为2.897μm,约99%的颗粒分布在平均直径±2.8%附近区间内,分布较集中,均匀性较好;得到了发散距离随沉积高度增加而增大的变化趋势;成形的微滴阵列精度满足制造要求。为后续成形高质量微小金属零件提供必要的基础。     

相控阵雷达中重要结构件的成形技术

相控阵雷达天线箱体的制造通常采用铆接成形技术,过程中易出现铆接形变和相对位置偏差等现象.分析了其重要结构件的结构特点,通过对紧固件的结构优化以及工装的合理设计和运用,提出了该类相控阵雷达天线箱体的成形方法,解决了该类天线箱体的制造难题,保证了设计精度要求.     

铁基材料熔池温度场计算及对送粉速度的影响

采用激光熔覆快速成形制造过程中多管同轴送粉的金属3D打印机,研究小功率熔融増材制造过程中的熔池温度场;采用镜像热源函数法对点热源持续移动加热的温度场公式进行理论推导,并仿真绘制温度场图形;通过红外热成像技术实际验证,证明了烧结过程中温度场特性与理论相吻合。系统分析温度场对送粉速度的影响,以铁基合金粉末制作齿轮为例进行单层制造实验,通过制造温度场的变化计算分析,结果表明:光斑能量在激光器焦距位置时温度场最稳定,能获得较好喷粉量;送粉速度趋于一定值0.1r/min时,成形效果最好。     

基于激光熔化沉积的单道成形质量影响分析

激光熔化沉积可以快速成形零件,但是成形过程中会出现成形质量不良的现象。针对激光熔化沉积单道单层工艺过程,开展实验研究分析不同工艺参数下对沉积尺寸的影响程度和表面沉积质量。结果表明:光斑直径和激光功率对沉积宽度影响较大,送粉量和扫描速度对沉积高度影响较大;通过调节优化激光功率和扫描速度两个因素,可以有效提高零件的表面成形质量。该研究可为后续激光熔化沉积的质量监控和优化工艺参数提供指导。     

先进制造技术(三)

三、先进制造技术中的成形与加工技术先进加工、精密成形技术是制造技术的主体,是系统集成的物质基础。从根本上讲,优化的工艺装备决定了制造技术的固有水平和效率,决定了产品的制造质量和使用效率。下面例举具有代表性的几种成形与加工技术。1.特种加工     

微型器件选区激光熔化成形温度场的有限元分析

为选择合适的工艺参数实现微型器件的选区激光熔化直接成形,利用ANSYS有限元软件对成形过程的温度场进行了分析。结果表明,温度场的形貌大致呈椭圆形,熔池位置滞后于激光光斑位置,粉末层最高温度、熔池最大宽度和深度均随着扫描速度的增加而减小、随着激光功率的增加而增大。根据分析结果选择合适的工艺参数,当光斑直径为50μm、粉末层厚为30μm、激光功率为200W、扫描速度为800mm/s和扫描间距为100μm时,成形的效果最好,制备出了具有较高精度和物理性能的微型钻头。     

微结构模芯的精密磨削及其在微注塑成形中应用

针对微结构聚合物元器件的批量化生产与制造效率低等问题,采用精密修整成V形尖端的金刚石砂轮,在自润滑性和脱模性良好的钛硅碳陶瓷模芯表面加工制造出形状精度可控的V沟槽阵列结构,然后利用微注塑成形工艺将模芯表面的V沟槽阵列结构一次成形复制到聚合物表面,高效注塑成形制造出倒V形阵列结构的聚合物工件。分析了微模芯的表面加工质量与形状精度,研究了熔体温度、注射速度、保压压力、保压时间等微注塑成形工艺参数对微结构聚合物注塑成形角度偏差和填充率的影响。实验结果表明:通过微细磨削加工技术和微注塑成形工艺可以高效率、高精度地制造出规则整齐的微结构注塑工件,注射速度对微成形角度偏差的影响最大,保压压力对微成形填充率的影响最大,微结构模芯的微细磨削形状精度值为4.05μm,微成形的最小角度偏差和最大填充率分别为1.47°和99.30%。     

大型折弯成形成套装备虚拟实验平台的设计

针对大型折弯成形成套装备折弯加工过程及其工艺特点,通过对虚拟场景建模、虚拟设计与制造、材料变形建模、数据采集处理、网络通信等先进技术的集成,设计构建一个半实物仿真的大型折弯成形成套装备虚拟实验平台,该平台能够实现三维动态虚拟仿真折弯成形的过程,可以对大型折弯成形成套装备进行虚拟设计、制造、装配、实验等。研究工作对提高我国大型折弯成形成套装备的技术水平以及对其他大型机电成套装备的研制具有参考的价值。     

四象限探测器的特性测试

研究了用四象限探测器检测光斑中心位置时,入射光斑的各种特性和外部环境对象限探测器输出产生的影响。通过理论推导得出了入射椭圆高斯光斑时光斑中心位置与探测器输出的关系公式及检测灵敏度公式;搭建实验系统完成了室内及野外测试实验。实验结果表明,室内环境下探测器具有较高的检测精度与细分能力;在极限灵敏度下通过数字滤波可以使器件具有36细分的能力;测量了象限探测器的电压特性,完成了背景光特性、光斑大小特性、信噪比特性测试实验。野外实验表明,光强闪烁对探测器影响很大,当大气折射率结构常数为10-16时,距离在830 m时器件仅具有7细分能力,距离在12.5 km时基本没有细分能力,已经无法进行光斑检测。     

巴士空调蒸发风机外壳CAD／CAM／CAE

1．引言 巴士空调蒸发风机外壳的注塑成形产品尺寸较大,形状和精度要求高,这对产品设计人员和模具设计人员要求较高。而要获得高质量的注塑产品,需要优秀的产品设计、高水准的模具和优化的注塑成形工艺,三个环节缺一不可。在注塑成形工艺优化方面Moldflow软件是杰出代表。本文通过对汽车空调风机外壳底座成形模拟,来评估、改进和优化其模具设计和制造参数,不必反复试模,从而达到降低产品制造成本和缩短新产品投放市场周期的目的。     

浅析精密数控电火花成形机床的误差补偿技术

通过对机床结构形式、运动过程中基础件的变形、传动系统结构形式产生误差的分析,提出了提高数控电火花成形机床制造精度与精度保持技术的方法,同时给出了降低机床动态精度误差的几点措施。