主轴式滚磨光整加工接触力修正系数研究

高端装备关重件多采用主轴式滚磨光整加工提高零件表面完整性,传统的用反复实验摸索滚磨光整工艺的办法存在工件提供难或数量少的实际问题。基于EDEM仿真主轴式滚磨光整加工可以为工艺制定提供有效的帮助,但模拟仿真与实际工况的差异性尚未可知。将滚抛磨块尺寸、滚筒转速以及加工位置作为影响接触力大小的评价指标,考虑仿真模拟与实验验证的可比性,设计构建了与仿真模拟完全相同的实验装置和工艺参数环境,选用Hertz-Mindlin无滑移接触模型进行模拟仿真,探究模拟仿真与实验测试得到的工件与滚抛磨块之间的法向接触力的规律性。通过量化接触对象球径比、加工位置以及滚筒转速对于接触力的影响,推导出接触力相关修正系数的表达式,进而建立包含接触对象球径比和速位影响系数的滚抛磨块与工件之间的接触力计算公式,并验证了不同径向位置处接触力计算公式的适用性。结果表明:球径比系数在(2.6664～2.9601)之间,其值与滚抛磨块尺寸成负相关关系;速位修正系数在(0.9519～1.9097)之间;采用修正后接触力表达式进行分析计算,计算结果与实验测试结果相对误差值在(0.08～18.91)%之间,该方法可以为滚磨光整加工实际工艺磨块与工件之间接触力提供可信的计算方法。     

主轴式滚磨光整加工EDEM-FLUENT耦合仿真模拟分析研究

考虑到主轴式滚磨光整加工实际工况是湿式环境,为实现该环境的下主轴式滚磨光整加工工艺的仿真模拟,首先将滚抛磨块按离散相处理,基于EDEM软件的Hertz-Mindlin模型对主轴式滚磨光整加工工艺进行仿真模拟,分析滚抛磨块运动情况,然后综合考虑滚抛磨块与液体介质的双向耦合作用,采用EDEM-FLUENT的联合仿真,通过欧拉-欧拉法建立滚筒内固液两相流混合模型,探究不同加工环境下滚抛磨块与工件接触速度大小;最后通过实验测试获得滚抛磨块与工件之间的接触力,并与仿真模拟做对比分析,以滚抛磨块与工件之间的接触力为评价指标,探究滚抛磨块对工件的作用规律,验证耦合仿真的有效性,为实际工程应用提供指导。结果表明：滚抛磨块成漩涡状运动轨迹,与工件接触时,运动轨迹发生变化,沿工件滑擦一段距离恢复圆周运动;湿式滚抛磨块速度小于干式情况,且靠近筒壁一侧磨块滑擦速度最大,正对磨块流处速度最小;工件正对磨块流处与滚抛磨块的接触力最大,靠近筒壁一侧次之,靠近筒中心一侧最小;滚筒转速较工件加工位置对于滚抛磨块与工件之间的接触力影响小,正对磨块流处滚抛磨块与工件之间主要发生碰撞作用,工件两侧以滑擦作用为主,验证了EDE...     

基于EDEM的主轴式滚磨光整加工工艺缩放方法的应用

为解决在真实环境中,主轴式滚磨光整加工设备对数百万甚至数千万滚抛磨块仿真的困难,建立一种缩放方法,加快仿真速度,代替原型进行实验。首先,采用力相似性原理,基于牛顿第二定律及达朗贝尔原理,讨论不同尺寸的滚筒中的颗粒运动形态的一致性;然后,结合几何及机械相似性原理,分析物理模型和缩放模型之间涉及的单个物理量的单位换算或比例因子;最后,通过减小滚筒中的滚抛磨块数量,结合滚抛磨块与工件之间材料去除率实验,验证该缩比方法的可行性。结果表明：该方法可进一步推动滚磨光整加工工艺的发展,为主轴式滚磨光整加工工艺仿真代替真实工况奠定基础。     

曲轴类零件滚磨光整加工技术的开发与研究

根据曲轴类零件表面光整加工的实际要求,提出并制定了卧式滚磨光整加工的工艺方案,在阐述加工机理的基础上,重点分析了磨块与工件表面间复杂的相对运动,建立了数学模型,分析了影响加工的主要因素,最后以曲轴滚磨光整加工实例表明该工艺是提高表面质量和改善使用性能的理想工艺。     

航空发动机盘类零件滚磨光整加工的模拟

为探寻航空发动机盘类零件滚磨光整加工一致性的最优方案,进一步提升滚磨光整加工技术在航空发动机盘类零件表面光整加工中应用的有效性,基于离散元法对航空发动机盘类零件分别进行振动式、回转式和离心式三种滚磨光整加工方案的模拟分析。对比典型区域工件和磨块颗粒的速度、磨块颗粒与工件的接触力,并通过"Hertz-Mindlin withArchard Wear"模型对盘类零件的磨损情况进行计算对比。通过模拟分析得出,同一种方案中不同区域处工件及磨块颗粒的速度、磨块颗粒对工件的接触力均不相同,与各区域所处于磨块颗粒介质流场中的空间位置有关;不同方案中盘类零件的磨损情况均不相同,与不同方案的加工原理、工艺参数有关;一定条件下,振动式滚磨光整加工较回转式和离心式滚磨光整加工,一致性明显较好。该模拟分析方法可对航空发动机盘类零件加工方案的选择、工艺过程的控制和优化提供参考依据,最终提高加工效率。     

基于迁移学习的滚抛磨块优选模型

在选择滚抛磨块时,针对案例推理技术在案例相似性较低情况下无法选定有效滚抛磨块的问题,提出基于迁移学习的滚抛磨块优选方法。通过缩小源案例和新问题的分布差异,将源案例的信息迁移到新问题的求解中,优选得到滚抛磨块。首先,通过分析大量实际加工工艺案例构建案例特征E-R图;然后,对不同类型的案例特征值进行归一化预处理,经过集成流形约束及条件分布适配缩小不同类型的零件案例分布差异,并通过特征变换矩阵将不同类型的零件案例集的特征信息投射到公共空间;最后,通过在公共空间内建立滚抛磨块优选模型,得到滚抛磨块参数值。通过大量仿真研究可知,对于相似性较低的案例,通过迁移学习方法可以得到比案例推理技术更准确的结果,验证了模型良好的泛化性和实用性。基于迁移学习的滚抛磨块优选模型可以弥补传统案例推理技术进行磨块选择时的不足,为滚抛磨块的选择提供决策指导。     

航空发动机整体叶盘回转式滚磨光整加工数值模拟与分析

为探究航空发动机整体叶盘回转式滚磨光整加工的作用机理,基于离散元法对加工过程进行仿真计算.以叶片表面的Archard磨损量和累积接触能量为评价标准,研究滚抛磨块装入量和滚筒转速对加工效果的影响.结果 表明:叶片型面的加工效率受工艺参数的影响较大,且叶背、叶盆呈现出明显的差异.回转式滚磨光整加工可以有效保证不同叶片间的加工均匀一致性,且在50％装入量、60 r/min转速条件下,同一叶片不同区域的加工均匀性最好.综合考虑加工效率与加工均匀性,优选以下参数范围:50％ ～ 60％装入量;0.65nmax～0.8nmax转速.     

齿轮滚磨光整加工的理论分析及实验验证

提出了一种齿轮滚磨光整加工的技术方案,阐述了该工艺的加工机理,重点研究了滚抛磨块与工件表面间复杂的相对运动情况,建立了数学模型,推导出计算切削速度的公式,从理论上找到影响加工效果的主要因素,通过MATLAB软件分析各因素的影响规律;实验表明,通过该方法对齿轮进行光整后,齿面表面粗糙度Ra能从0.7μm左右降低到0.265μm,机加工后的表面纹理和表面微裂纹消失,有助于提高齿轮的寿命和较小运行噪音,为该工艺的进一步研究和工业应用提供了基础。     

表面滚磨光整加工的机理分析与实践

通过对四种滚磨光整加工方法的分析比较,研究滚磨中工件和磨块间产生的碰撞、滚压、滑擦和刻划等物理现象,探讨其加工机理,分析影响加工效果的因素,并以实验数据阐明了离心式和主轴回转式滚磨是提高零件表面质量的理想工艺。     

表面活性剂对滚磨光整加工影响的实验研究

为解决表面活性剂在滚磨光整加工中的作用效果和机理的不明的情况,选取适合滚磨光整加工的表面活性剂进行滚磨光整加工实验研究。实验采用BJL-LL05离心式滚磨机,以表面活性剂SDBS、AES和CDEA(1:1)为副相,水为主相,放入滚筒与磨块及工件混合进行滚磨光整加工,通过对比实验法及目测法的方法,分析研究了不同表面活性剂的加工效果。重点分析了不同种类和浓度表面活性剂对表面质量影响和作用机理,以及不同浓度SDBS对AL6061光亮级别影响效果和作用机理。结果表明4%浓度SDBS满足AL6061工件粗糙度、光亮级别及材料去除率的要求,并为表面活性剂在滚磨光整加工中的应用提供了理论基础,对实际生产具有指导意义。     

航空齿轮主轴式滚磨光整表面完整性试验研究

采用主轴式滚磨光整工艺对14CrMnSiNi2MoA航空圆柱直齿轮进行光整加工试验,对航空齿轮滚磨光整前后的表面形貌、残余应力、显微硬度、微观组织等进行了系统研究。结果表明,对磨削后的航空齿轮进行滚磨光整,可以显著改善齿轮表面完整性;滚磨后齿面粗糙度可以降低到0.2μm以下,齿面平均残余压应力可以提高约45%,提高了齿面硬度;滚磨前后齿面粗糙度与残余应力分布表明,主轴式滚磨齿面残余压应力增加量和粗糙度降低量呈现为从齿根往齿顶逐渐升高。试验结果为齿轮滚磨光整工艺参数制定提供了理论依据。     

主轴式滚磨光整加工参数对加工效果的影响

为确定立式主轴式滚磨光整加工过程中滚抛磨块尺寸、加工位置以及接触力大小对于工件表面加工效果的影响。采用不同尺寸的球形磨块对(34×20)mm不锈钢直角钢片进行加工,以加工后工件表面的平均粗糙度值以及工件表面加工纹理作为评价指标,探讨磨块尺寸、工件装夹位置以及工件所受接触力与加工效果之间的关系。实验结果表明:磨块尺寸D=3mm或D=4mm明显优于D4mm时的加工效果,使用3mm或4mm磨块加工工件,可使工件表面平均粗糙度降低到0.254um左右,当工件中心距离滚桶底部z=75mm时,表面均匀性最好;z=55mm时,表面均匀性次之;z=65mm时,工件表面划痕仍然可见;随着磨块尺寸的增加以及加工深度的增加,接触力大小越来越大,磨块尺寸、加工位置及接触力大小对于加工效果均有显著影响。磨块尺寸越小,加工效果越好;工件位于距离填充磨块表面中上部时,加工效果最好;工件加工效果受接触力大小影响,但不成比例关系。     

离心式滚磨加工技术及实用工艺选择

本文介绍了离心式滚磨光整加工技术。通过与回转式滚磨的对比分析，从加工原理上论述了设备主要参数的选择原则及设备设计时应考虑的问题。从实际应用角度，详细介绍了工艺方案，工艺用料及工艺参数的选择。     

滚磨光整加工中新型磨液对7075铝合金加工效果的影响分析

通过配制不同浓度的滚磨光整加工磨液,对7075铝合金试件进行滚磨光整加工实验.加工50 min后,在磨液仅为去离子水的情况下,试件表面光亮度最差、表面划痕较多、表面粗糙度值变化率和材料去除率最小,粗糙度值Ra从1.233μm减小到0.406μm,材料去除率MRR为0.043 mm3/min;当磨液中Na2 SiO3·9...     

垂直交叉主轴式滚磨光整加工改善齿根处表面质量的实验研究

采用垂直交叉主轴式滚磨光整加工工艺对某型矿用重载齿轮进行光整加工实验研究,重点研究该种工艺方法对齿根的加工效果,并对加工前后的齿根表面粗糙度和微观形貌进行对比。实验结果表明,该种滚磨光整加工工艺能够显著减小轮齿齿根表面的粗糙度值,在磨齿的基础上能使R_a值从0.7μm左右降低至0.2μm左右,粗糙度等级提高1~2级,R_z值从3.0μm降至1.0μm左右,同时齿面的加工刀痕、微观缺陷等基本去除。相比于旋流式滚磨光整加工方法,研究的该新工艺方法能使齿轮,尤其是齿根获得更好的表面质量。     

垂直主轴式齿轮滚磨光整加工方法的研究

通过离散元软件EDEM进行模拟加工及实验验证,对垂直主轴式滚磨光整加工齿轮的齿面加工效果及效率进行了研究,结果表明:齿轮偏角和滚筒转速等工艺参数会影响齿面的加工质量和效率。引入齿轮偏角能够增大加工作用力,提高对齿面的强化作用,尤其改善了现有旋流式齿轮滚磨光整加工方法对齿根加工效果不佳的缺陷,但同时齿轮偏角过大会影响到齿根的加工质量;滚筒转速越大,加工作用力越强且磨块流速更大,加工能力也越强,加工效率也越高。实验表明,采用垂直主轴式滚磨光整加工齿面加工均匀,相比于旋流式加工方法,其加工效果和加工效率都有大幅提升。     

基于模糊综合评判的滚磨工艺设备选择研究

根据滚磨光整加工工艺的特点,应用模糊综合评判和分层决策法,把滚磨工艺加工设备的选择分成两个层次.首先根据零件形状、尺寸等选择出滚磨设备形式,再根据设备成本、加工效率等选择具体设备型号.建立了设备选择的评判模型,并用实例验证了此方法的合理性.     

叉轴式滚磨光整加工实现高端铝轮抛光的装备研发

面向高端铝轮毂表面抛光的实际需求,在分析多种铝轮毂抛光加工工艺的基础上,明确提出研发叉轴式滚磨抛光高端铝轮毂成套装备的思路。依据叉轴式滚磨光整加工基本原理及基础实验,提出了多参数可调的实验装置总体设计方案,明确了实验装置的工作过程,在选定5个可调控结构参数、运动参数的情况下,进行了L_(16)(4~5)正交实验,综合评价了5个结构参数、运动参数的影响情况,确定了设备研发的参数优选范围,从工程应用角度出发,提出并实施了多轴集成铝轮抛光成套装备方案,重点阐述了多轴集成铝轮抛光设备及其组成部分的研发实践。     

轮毂光整加工的技术方案及理论研究

根据轮毂表面光整加工的实际需求,制定了轮毂滚磨光整加工的技术方案,全面系统地阐述加工机理,从理论上分析影响加工的主要因素及规律,为实验研究和生产应用打下理论基础。     

航空弧齿锥齿轮光整加工理论分析及实验研究

滚磨光整加工是一种新型的微加工技术,能够去除材料表面的痕迹,降低齿面粗糙度,降低齿轮的啮合噪声。采用平行主轴式滚磨光整工艺对某航空弧齿锥齿轮进行光整加工实验研究,阐述了该光整工艺的加工机理,研究了光整磨料与齿轮表面间的相对运动情况;根据齿轮外圆处磨料的切削公式,分析了各因素的影响规律。结果表明,该滚磨光整加工工艺可以显著降低弧齿锥齿轮表面粗糙度,锥轴齿面粗糙度Ra值从0.8μm降至0.4μm左右,锥盘粗糙度值Ra从0.8μm降至0.3μm左右,齿面纹理的一致性明显提高。为后续分析弧齿锥齿轮的振动和噪声特性奠定了基础。