微切削加工的切屑变形及切削力

本文从分析微切削加工表面的形成机理入手,在考虑刀具钝圆半径存在的条件下,分析了切削表面的形成过程和微切削加工中切削变形系数,在理论上阐明了微切削加工中的切屑变形及切削力情况。在进一步实验的基础上,探明了微切削加工中,切削速度、进给量、切削深度、刀具材料及工件材料等影响切屑变形及切削力的因素。得出了微切削加工中的切屑变形系数要大于常规切削加工的切屑变形系数,减小刀具钝圆半径会减小刀具后刀面与工件的接触长度,并且会减小切削刃以下部分金属的变形,有利于获得高质量的加工表面的结论。     

金属切削过程的三维显式动力分析

利用非线性有限元程序LS-DYNA,对低碳钢直角自由切削过程进行三维显式动力分析.模型采用单点积分Lagrange算法的三维显式实体单元solid164,以各向同性应变率相关分段线性塑性材料本构模拟切削层材料,以面-面固连断开接触算法模拟切屑与工件母体的分离过程,以同时考虑滑动摩擦与粘结摩擦的模型模拟切屑与前刀面的接触关系.显式分析结果预测低碳钢切削过程中切削力的大小,切削力分析值与已有实验值相比误差为0.6%;模拟出切屑变形过程中金属晶粒的剪切滑移和流动现象;获得切屑的变形形态及切屑中压力及应力应变的分布情况.     

铸态高强度耐磨铝青铜正交切削过程研究

金属切削过程涉及复杂的非线性问题,基于材料变形的弹塑性理论,建立了铸态高强度耐磨铝青铜正交切削过程的三维数值模型,分析了切削区的应力分布、温度分布和切削力规律。结果显示工件上的等效应力主要分布于刀刃附近,最大等效应力则分布于第Ⅰ变形区;最高温度分布于第Ⅱ变形区中,切屑与刀具摩擦区离刀刃一定距离部位;切削力随切削深度的增大而线性增大。数值分析结果与试验结果一致性很好,表明金属切削过程数值分析方法在研究切削理论与材料切削工艺性能等方面意义重大。     

刀具几何参数对铝合金车削性能的影响

根据刀具的主要几何参数设计了单因素实验,在Deform-3D中建立了铝合金7075的车削有限元模型,对车削过程进行仿真,通过数据处理,得出前角、主偏角、刃倾角、刀尖圆弧半径对切削力和切削温度的影响,结果表明:切削力随前角的增大而减小,随刀尖圆弧半径的增大而增大,主偏角和刃倾角对各方向上的力影响不同;切削温度随前角、刃倾角的增大而上升,随刀尖圆弧半径的增大而下降。     

钛合金数控切削过程的有限元分析

为探究刀具几何参数对钛合金的切屑形态和刀具磨损的影响,以TC11钛合金为研究对象,基于DEFORM-3D建立了三维切削有限元模型,并且对其进行了有限元分析。结果表明:相同的刀具前角的情况下,刀尖圆弧半径越大,切屑的卷曲程度越小;相同的刀尖圆弧半径下,刀具前角越大,切屑的卷曲程度越大。刀尖圆弧半径对切屑宽度的影响较小,但是对切屑的卷曲半径影响较大。三向切削力的幅值和刀具几何温度的分布范围与刀尖圆弧半径都呈现出正相关关系。随着刀具前脚和刀尖圆弧半径的增大,刀具的磨损深度不断增大,刀尖圆弧半径越大,增大的趋势越明显。     

径向跳动对球面铣刀切削力的影响研究

研究了径向跳动对刀齿的实际切削半径、切屑形状以及切屑厚度的影响机理。研究了各刀齿沿刀刃螺旋线的切削微元实际切削半径的数学表示和变化规律,实际切削半径的变化改变了刀齿的切削路径,使各刀齿上切屑形状分布不均匀。建立了三维切削下切屑厚度的数学表示,提出了递延累加切屑厚度计算算法。实验验证表明,计算的切削力与测量结果能很好地吻合,瞬时切削力、切削力峰值、平均切削力的预测精度达到85%以上。     

基于DEFORM的铝合金切削力仿真与试验

基于DEFORM-3D分析铝合金6061的切削过程,并将仿真结果与试验结果相比较,结果表明:仿真结果与试验结果之间的误差较小,仿真结果较为准确地预测实际切削加工过程中的切削力大小;切削过程中背吃刀量、进给量、切削速度均会引起切削力的变化,但影响程度不同,背吃刀量最大,切削速度最小;最大应力分布在第一变形区及刀尖周围,且应力沿着刀尖及工件两侧逐渐减小;最大温度在距切削刃有一定距离的切屑上。     

TC4钛合金切削刀具磨损对切削过程影响的研究

通过建立的钛合金切削加工仿真数值模型,研究了刀具磨损对钛合金切削过程中切削力、切削温度及切屑形态的影响规律,并对这些影响的产生机理进行了讨论。结果表明:随着磨损程度的增大,切削力及切削温度会迅速增加;月牙洼磨损会引起切削力的剧烈震荡且振幅随磨损的增大而增大,后刀面磨损将增大切削力;锯齿形切屑的变形程度在加大,但是锯齿产生的频率在降低。     

非对称织构对YT15硬质合金刀具切削性能及其衍生切削的影响

为研究非对称织构对刀具的切削性能及其对衍生切削的影响,基于Johnson-Cook模型,利用有限元分别进行无织构刀具(NT)、正向非对称织构刀具(FT)和反向非对称织构刀具(RT)切削45钢的仿真分析,并进行相应的切削实验,对比分析了NT、FT和RT的切削力、切削温度、切屑形态、衍生切削和刀具磨损等。研究发现非对称织构刀具的切削性能要优于无织构刀具,但织构的存在同时会诱发衍生切削现象,对切削性能产生一定的负面影响,加剧刀具磨损。NT、RT和FT的平均主切削力分别为601.9、196.4和419.1 N,织构刀具的切削力较无织构刀具减少了约30.4%～67.4%。结果表明,引入织构后有利于增大剪切角、降低切削力、改善刀尖温度分布和减少切屑的黏附,提高切削稳定性;但织构诱发的衍生切削会加剧织构在切屑流出端的刀面磨损,会在一定程度上影响切削温度、增大切削力,织构与衍生切削的耦合作用使得RT的切削性能优于FT。     

圆柱齿轮滚切力可视化及切削参数对滚切力的影响研究

滚齿是重要的齿轮加工工艺之一,其加工成形过程复杂,并且涉及较多切削参数。为了量化切削参数对滚切力的影响,研究了一种基于三维几何仿真的滚齿切削力预测方法。根据滚刀和工件的几何参数以及切削参数确定加工过程中滚刀和工件的相对位置和运动关系,在CAD环境中实现滚齿运动过程的三维仿真,并得到未变形切屑的三维模型;根据选定的切削力模型,利用未变形切屑模型的截面尺寸计算单个切削刃的瞬时切削力,得到滚齿的整体受力过程;定量分析了不同切削参数对滚齿切削力的影响。该预测模型有助于滚齿加工工艺过程的优化设计,以提升加工质量和效率,降低加工成本。     

制造过程管理仿真技术的研究

在制造企业实施过程管理包括BPP成功率很低的情况下，寻找一种有效的分析评价工具或手段来提高制造企业实施过程管理包括BPP的成功率是制造领域所关心的热门话题之一，过程仿真作为一种新兴的技术可以用来帮助理解、分析、优化制造过程，可帮助制造企业提高实施过程管理的成功率，是制造企业实施过程管理的理想工具。本文首先系统地讨论了过程仿真和过程建模的区别，分析研究了制造过程的特点，提出了进行制造过程仿真的策略、处理方法、基本原理及一般步骤，最后结合实例分析讨论了如何在制造企业中应用现有的过程仿真技术(工具)来进行过程仿真，描述评价和改进制造过程。     

模具大型滑块的数控加工

以某大型模具上的一个大滑块为加工案例,阐述宽高比、体积较大滑块的工艺流程及数控编程.     

基于工艺过程的工序尺寸确定方法

在制定零件机械加工工艺过程中,当定位基准与设计基准不重合时,需要建立工艺尺寸链来计算工序尺寸。当零件同一方向上设计尺寸较多时,定位基准需要多次转换才能保证这些设计尺寸,其工序尺寸的确定就变得比较复杂。本文通过实例介绍一种基于工艺过程的工序尺寸的确定方法,用这种方法建立工艺尺寸链、确定工序尺寸非常实用,具有一定的推广价值。     

工艺FMEA知识库系统及其在工艺改进中的应用

设计并开发了基于WEB的工艺FMEA知识库系统,通过建立工艺失效知识与产品和工艺信息的关联,实现工艺FMEA系统与CAD/CAPP系统的信息和过程的集成,从而达到工艺改进的目的,最后给出了某飞机结构件利用此系统进行工艺改进的验证实例.     

从外加工拓展到内加工——加工成形技术的一个新的发展动向

从古至今,人类所采用的各种制造工艺中,加工工具都是处在被加工材料的外部,都是从材料的表面或表层开始加工,逐步逼近最终的成形表面。现在,人们开始研究将“加工工具”置入被加工材料内部,让加工能量直接用于形成零件的新表面。将这类新颖的加工方式称为“内加工”,而将沿袭至今的传统加工方式称为“外加工”。从外加工拓展到内加工,使人类的加工成形工艺从二维表面进入三维空间,极大地提高了零件的成形能力。反映了在内加工方面的认识和研究成果,并阐述其发展前景。     

数字化加工过程:概念、结构及其应用

尝试建立一个规范化的体系结构,使来自不同研究者的不同模型可以方便地规范化地嵌入其中,最终形成能反映切削过程各个侧面的数字工艺原型。应用实例表明,数字化加工过程可以提供一个有效的方法和手段将加工过程仿真到物理层 ,从而有有实现在制造前评估所设计的工艺。     

基于典型工艺的相似工艺路线检索方法

为了解决从工艺数据中获取工艺知识的问题,提出了基于典型工艺路线检索相似工艺路线的方法。在该方法中,采用了更细致的工序编码方案,提出了多维工艺路线最长公共子序列检索算法,以更准确地度量工艺路线间的相似性。在典型工艺路线聚类分组的基础上,过滤不相关工艺路线,然后检索出相似工艺路线。最后通过实例验证了该方法的有效性。     

基于仿真评价的产品开发过程改进技术研究

针对过程研究中过程模型描述不完整、缺乏有效的改进评价支持等问题,研究了一种基于仿真评价的产品开发过程改进技术.在该技术中,建立了结合矩阵结构与图形化结构的双层过程模型作为改进研究的支持模型,研究了基于模型的过程迭代改进方法.在过程仿真研究基础上,采用相对评价模式建立过程改进的仿真评价模型.结合改进与评价技术,提出了支持过程持续改进的改进模式与策略,通过多次循环改进与评价,剔除无效的过程重组环节,实现了过程改进的可控性.根据理论框架开发出过程改进原型系统,并以液压减振器开发过程为例进行实现,结果表明,该方法有效改进了开发过程,提高了产品开发效率.     

Learning control for batch thermal sterilization of canned foods

A control technique based on Reinforcement Learning is proposed for the thermal sterilization of canned foods. The proposed controller has the objective of ensuring a given degree of sterilization during Heating (by providing a minimum temperature inside the cans during a given time) and then a smooth Cooling, avoiding sudden pressure variations. For this, three automatic control valves are manipulated by the controller: a valve that regulates the admission of steam during Heating, and a valve that regulate the admission of air, together with a bleeder valve, during Cooling. As dynamical models of this kind of processes are too complex and involve many uncertainties, controllers based on learning are proposed. Thus, based on the control objectives and the constraints on input and output variables, the proposed controllers learn the most adequate control actions by looking up a certain matrix that contains the state-action mapping, starting from a preselected state-action space. This state-action matrix is constantly updated based on the performance obtained with the applied control actions. Experimental results at laboratory scale show the advantages of the proposed technique for this kind of processes.     

产品设计过程的基因模型

针对产品设计过程的优化与重用,引入基因工程方法对设计过程进行表示与建模,提出设计过程基因碱基、碱基对和设计过程基因的概念;依据设计活动、设计对象、资源和设计团队4类设计过程基本元素,构造出设计活动碱基、设计对象碱基、设计团队/成员碱基和设计资源碱基4种设计过程碱基;分析了这些设计过程碱基的构成要素及其属性,建立了设计过程碱基的矩阵结构。