4Cr5MoSiV电火花加工工艺试验研究

综合应用了单因素试验和正交试验,对4Cr5MoSiV钢进行了电火花加工工艺试验。在分析电加工特征的基础上,考查了电规准及交互作用对材料去除率、电极损耗、相对损耗等影响,并对电火花加工机理进行了研究。研究结果表明：4Cr5MoSiV在峰值电流为4～24A,脉冲宽度为25～400μs,加工电压为80～200 V范围内,电极材料为工业纯铜T1,采用负极性加工时,脉冲宽度对相对损耗比的影响效果比峰值电流、加工电压显著;选择合适的脉冲宽度可以在低电极损耗比的条件下获得较高的材料去除率。     

单晶硅电火花成形加工试验研究与工艺参数优化

针对电火花加工过程中材料去除率、表面粗糙度和电极损耗这3个工艺目标不能同时兼顾的问题,以P型单晶硅为试验加工对象,采用中心组合设计试验考察峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔对单晶硅电火花成形加工过程中材料去除率、表面粗糙度以及电极损耗的影响,引入响应曲面法建立材料去除率、表面粗糙度和电极损耗的2阶关系模型,方差分析结果表明响应模型具有很好的拟合程度和适应性。进一步分析实际加工条件对工艺参数的约束,以提高材料去除率,降低表面粗糙度和电极损耗为目标建立工艺参数优化模型,设计基于带精英策略的非支配排序遗传算法对优化问题进行求解。在最优解条件下材料去除率的验证结果与理论最优值的平均相对误差为4.9%,表面粗糙度的验证结果与理论最优值的平均相对误差为5.2%,电极损耗的验证结果与理论最优值的平均相对误差为5.7%. 验证试验表明,该算法能实现硅材料放电成形加工过程的工艺参数优化。     

闭式整体构件涡道电解加工流场设计与分析

闭式整体构件涡道的电解加工是型孔成型与型面拷贝的串联,流场设计是阴极工装研制的重要一环。在三维参数化软件UG平台上分别建立进液面积均为出液面积2倍的正流式与反流式加工两种装置模型,基于多物理场建模与仿真软件COMSOL Multiphysics对正、反流供液的间隙流场进行仿真。在相同电解液压力条件下,从流线图、速度云图、压力云图分析不同供液方式形成的不同间隙流场的区别。分析结果表明：反向供液端面和侧面间隙的流速均高于正向供液,反向供液流场更均匀、饱满。采用反向供液设计的工装进行工艺试验,加工过程平稳,无火花、短路发生,该套工装现已投入应用。     

多工位同时加工的整体阴极及电解加工装置设计

为解决多工位复杂形状型槽的难成型问题,设计了一套能够实现多工位同时加工的整体阴极和电解加工(ECM)装置,通过试验优化结构参数;阴极工作型面的设计基于Laplace方程的反问题,从cosθ法求得的阴极雏形出发,通过ANSYS 8.0对间隙电场分布进行有限元计算,与实际工件的边界比较,修改阴极边界,进行下一轮迭代计算.通...     

TC4钛合金电火花高效铣削加工效率研究

钛合金材料以其优异的机械性能在航空航天工业中得到了广泛的应用,目前钛合金切削性能差的问题一直没有得到妥善解决,制约了钛合金工业应用范围的推广。以TC4钛合金加工效率为研究对象,通过使用长脉宽大电流脉冲电源,采用电火花铣削加工的方法实现了钛合金的高效加工。利用设计的正交实验对电火花铣削加工钛合金过程中主要加工参数,分别为脉宽、脉间、峰值电流、电极转速、冲液压力和切削深度等对加工效果的影响进行了实验研究。通过加工参数优选、极差分析及显著性分析等方法对加工参数对加工效率的影响进行了分析,使用加工效率预测公式对加工所能达到的最大加工效率进行了预测。最终在正交实验分析的基础上,通过进一步进行实验,采用脉宽为2 000 μs、脉间为100 μs、峰值电流为635 A、电极转速为800 r/min、冲液压力为1.5 MPa和切削深度为3 mm时,使得电火花铣削加工钛合金的加工效率最高可以达到9 000 mm³/min, 并使用电子扫描电镜对钛合金被加工表面的受热影响层进行了检测分析,验证了使用电火花铣削对钛合金进行高效加工的可行性。与传统切削方法相比,电火花铣削加工的加工精度有限,表面质量较差,但是由于采用石墨材料作为电极,相同体积钛合金的去除其电极损耗的成本只有刀具加工的10%左右,因此非常适合应用于航天航空工业制造中大量存在的需要大体积材料去除的钛合金等难加工材料的粗加工。     

深小孔电解加工中工具电极端面氧化行为研究

管状电极深小孔电解加工中电极端面的氧化膜层是引起电极短路的主要原因。采用扫描电镜(SEM)分析了工具电极端面在单向正脉冲和正负脉冲加工后的形貌和成分,在此基础上对氧化膜层的形成机制进行了分析。研究表明:采用单向正脉冲加工时管状电极端面形成连续疏松的氧化膜层,其成分主要是C 和Si 的氧化物;工具电极的吸附作用是形成氧化膜层的主要原因;采用适当比例的正负脉冲加工可有效抑制氧化膜层的形成,对已形成氧化膜层具有去除作用,显著提高深小孔电解加工的稳定性。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料微细电火花线切割加工材料去除率研究

碳化硅颗粒增强铝基（SiCp/Al）复合材料微细电火花线切割加工材料去除过程受多种因素交互影响,难以获得有效的材料去除率数学模型,而在多约束条件下试验研究不失为解决该问题的一种有效方法。采用中心复合设计(CCD)实验方法,设计三因素五水平的SiCp/Al复合材料微细电火花线切割加工实验方案。利用响应曲面法建立材料去除率与主要电源参数(开路电压、电容和脉宽)的二阶模型,通过对实验数据的多元二次拟合,获得材料去除率的二次回归数学模型。进一步分析了实际加工条件对工艺参数的约束,并以提高 SiCp/Al复合材料微细电火花线切割加工材料去除率为目标建立工艺参数优化模型。设计粒子群优化（PSO）算法及其流程进行优化问题求解,其结果显示PSO算法可以快速有效地获得满足多约束的最佳工艺参数。     

电火花磨削加工蜂窝环的热物性参数研究及表面温度场仿真分析

基于GH536高温合金材料的性能特点,通过试验利用数值模拟方法得到了GH536高温合金的热物性参数随温度变化的非线性规律,并利用ABAQUS软件对电火花磨削加工蜂窝环时温度场分布进行了有限元模拟,分析了温度场分布对蜂窝环表面加工质量的影响。试验结果表明：利用有限元分析对电火花磨削蜂窝环时温度场的分布规律进行模拟是可行的,且模拟过程准确、迅速,适用于电火花磨削薄壁类零件的工艺过程的优化,更为精确计算电火花磨削过程中产生的热应力、残余应力等提供了理论依据。     

电镀金刚石线锯的超声纵振动切割加工方法

利用自制的实验设备研究电镀金刚石线锯的超声纵振动切割加工脆性材料。实验结果表明,该种加工方法与相同实验条件下的非施加超声振动相比,具有加工材料去除率高、表面质量好、破碎小等特点,为硬脆材料的切割提供一种新的有效加工方法。     

多系统集成电解加工控制策略与故障诊断方法研究

为了提高航空发动机整体叶盘、汽车发动机喷油嘴阀体等零件的电解加工精度、可靠性以及工作效率,创建了一种集合机床运动、电解液系统、加工电源、电极振动等多个系统为一体的电解加工集成控制系统,提出了一种基于多系统集成的控制策略与故障诊断方法。该集成控制系统在硬件组成上采用了分布式架构与模块化组建方法,由一个主控制器和多个二级控制器组成。在控制策略上采用了协同控制方法,每个二级控制器完成对各自子系统的控制,同时主控制器对二级子系统进行协同管理,从而实现对电解加工全过程控制。在电解加工故障诊断中,建立了较完善的加工信息采集系统,通过特征提取、加工模式识别等步骤对电解加工过程进行诊断。试验证明,该系统集成度高、响应快、操作方便、工作效率高,故障诊断效果好,可有效预防加工故障对零件及其加工系统造成的损坏,提高了加工可靠性。     

Research on Microcrack Extension Mechanism of SiCp/Al in the Machining Process

The generation and development of microcracks of SiCp/Al materials in the machining process were researched, and the forming causes and mechanism of the cut surface morphology for ap=0.2 mm or ap=0.4 mm and at 2 m/min～10 m/min were systematically analyzed. The supporting and floorroles of aluminum are wake at a shallower cutting depth and a lower speed, the SiC particles are shed under the role of cutting force, and the microcrack size of cut surface is larger. With the increase in the cutting depth and the cutting speed, the cutting temperature increases, the supporting and floor roles of aluminum are enhanced, the shedding and fracture of the reinforcement particles are flexible under the action of the cutting force, the fracture of cutting transforms from brittle to ductile, and the expansion of microcrack on the entire surface tends to balance with a smaller size. A curve between the cutting force and the cutting speed was plotted, a microcrack form of the cut surface was given, and some theoretical basis is provided for the mechanical processing and the surface quality.     

工程陶瓷微爆轰弧加工过程的观察与分析

建立了微爆轰弧加工(MDAM)实验系统,对工程陶瓷MDAM过程进行观察及分析.通过运用高速摄像和电流信号测量技术手段,对微爆轰弧的外观形态及工作电流对其影响进行了分析,对Si3N4和Al2O3两种材料的轰击蚀坑形成过程进行了高速摄像观察,并利用扫描电镜(SEM)观察了轰击蚀坑的表面及截面形貌.结果表明,微爆轰弧的直径随...     

高光谱-激光共光路联测设计与试验

为解决同时对空中、地面和水下等目标进行精确的距离、方位和光谱属性探测问题,提出了高光谱-激光雷达共光路探测原理和计算模型,以及原理样机设计方法,并进行高光谱-激光雷达共光路探测试验。试验生成了高光谱与激光雷达合成数据,每个点具有坐标信息和光谱信息,对合成前后数据进行对比,可以实现对不同目标识别伪装,并对目标进行精确定位。试验结果表明,高光谱-激光雷达共光路联测方法具有可行性。     

某自动机供输弹机构动作协调性分析

为弄清某自动机供、输弹机构的设计思路和理论依据，从该自动机的工作原理出发，通过对其结构和运动特性的分析，提出了该自动机供、输弹机构运动的协调性原则；利用动量矩定理和拉格朗日方程，在有或无拨弹扭簧的情况下，对该自动机供弹机构的动力特性进行了计算，着重分析了该自动机所设置的扭簧在供、输弹机构运动协调中的重要作用，并探讨了该自动机和供弹机设计中可借鉴的技术措施。所得结论对研究导气式自动机具有借鉴作用。     

低速单向走丝电火花线切割钛合金TC4表面粗糙度试验研究与建模

低速单向走丝电火花线切割在钛合金加工领域有着不可替代的作用和地位,但微观放电的复杂性决定了其难以建立有效的表面粗糙度数学模型,同时现有机床系统中并没有针对钛合金材料的加工参数。以钛合金TC4为试验研究对象,采用Design-Expert设计Box-Behnken试验并通过三维轮廓仪和扫描电子显微镜对加工后的表面形貌、功率频谱和重熔层进行分析。观测结果表明：电火花加工表面没有明显纹理,为各向同性,不同于磨削加工表面;当峰值电流为40 A,开路电压为100 V,脉冲宽度为18 μs时,裂纹延伸至TC4基体。利用响应曲面法通过模型选择和显著性检验得出三维表面粗糙度的2阶数学模型,能正确地映射出低速单向电火花线切割钛合金的工艺规律。为了提高模型预测精度和泛化能力,引入BP神经网络建立组合模型,试验验证结果表明：样本内相对误差均值由4.33%降低到3.26%,样本外相对误差均值由13.31%降低到8.50%,为电火花加工工艺仿真提供新的方法和途径。     

基于机构刚度的六杆虚拟轴并联机床几何结构优化

提高虚拟轴并联机床的机构刚度是改善加工精度进而对机床进行精确控制的关键素。针对虚拟轴并联机床的机构几何参数的优化问题,建立了以刚度为基础的机床加工过程中构刚度分析模型。这种模型考虑了加工过程中几何和载荷变化对机床整体刚度的影响,它可以入机床的瞬时弹性特性。利用这种模型对不同几何参数的虚拟轴并联机床机构进行加工模拟,算一系列加工路径中其刀具偏移,从而可以优化出具有最小刀具偏移量,亦即刀具端具有最大刚时的机构几何参数,进而改善机床的加工精度。研究结果对于六杆虚拟轴并联机床的机构设计参数确定提供了简洁有效的方法。     

焊丝药芯成分中FeSi45和FeS的添加量对焊缝金属润湿铺展性的影响

焊缝金属的润湿铺展性对装甲装备备件的焊接快速成形精度具有重要影响。采用焊缝熔宽、余高和润湿角表征焊缝金属的润湿铺展性,通过单道焊试验研究了焊丝药芯成分中FeSi45 和FeS 的添加量对焊缝金属润湿铺展性的影响规律,采用高速摄像研究了焊丝的熔滴过渡形式。结果表明:药芯成分中FeSi45 和FeS 的添加量分别为11. 21%、0. 2%时,可以获得润湿铺展性较好的焊缝;在小电流焊接条件下,药芯中添加FeSi45 和FeS 不会致使熔滴过渡形式发生改变,仍为大滴过渡,并且熔滴过渡稳定,无明显飞溅;在大滴过渡情况下熔滴的热焓较大,是焊缝金属润湿铺展良好的重要原因。