金属板材数控单点渐进成形中的回弹实验

回弹是影响金属板材数控单点渐进成形的主要因素之一,为分析工艺参数对金属板材单点渐进成形的回弹影响,在数控铣床上对铝板锥形方盒件成形角展开回弹实验。利用角度尺测得回弹后成形角,以成形角变化率和回弹角度来衡量各工艺参数对金属板材单点渐进成形的影响,分析的工艺参数包括:成形角、水平面内X和Y方向进给速度、Z方向进给速度、Z方向进给量。结果表明:成形角越大,成形角变化率以及回弹角度越小; X和Y方向进给速度越大,成形角变化率以及回弹角度越大; Z方向进给量越小,成形角变化率以及回弹角度越小; Z方向进给速度对回弹影响不显著。     

进给速度对单点渐进成形表面粗糙度的影响

单点渐进成形表面质量是当前研究的难点和热点问题,而表面粗糙度是衡量成形表面光洁程度的一个重要指标。在数控加工中心对2A12铝合金薄板进行了单点渐进成形的实验,研究了进给速度对成形工件表面粗糙度的影响。结果表明:在其他条件不变的情况下,随着进给速度的减小,表面粗糙度的整体趋势也在减小。若进给速度减小到一定值时,表面粗糙度则趋于平稳。进给速度较大时,成形件的表面会出现类似"鱼鳞纹"的刀路。若进给速度逐渐减小,成形件表面的"鱼鳞纹"之间的距离逐渐减小,粗糙度也相应的减小,表面趋于平滑。     

主轴转速对单点渐进成形工件表面粗糙度的影响

表面粗糙度是单点渐进成形技术的主要指标之一。在单点渐进成形机上对2A12铝合金薄板进行单点渐进成形实验,研究了主轴转速对成形工件表面质量的影响。实验表明:随着主轴转速的增大,粗糙度总体趋势是逐步减小,速度达到一定值时,粗糙度趋于平稳;转速低时,表面有类似鱼鳞纹的刀路,随着转速的变大,鱼鳞纹越来越小,直至消失,表面也越来越光亮。     

波动加工轨迹驱动的板料锤击渐进成形时间研究

为深入了解工艺参数对波动加工轨迹驱动的板料锤击渐进成形时间的影响规律,选择工具直径、工具进给速度、垂直层进给量、波长以及振幅等5个工艺参数为因素,以成形阶梯型锥杯时间为指标,进行正交实验,并对实验结果进行极差分析和方差分析。研究结果表明:垂直层进给量对成形时间有显著影响,而其他4个工艺参数的影响不显著;成形时间随工具垂直层进给量、工具进给速度、波长和工具直径的增加而减少,随振幅的增加而增加。研究结果为合理选择工艺参数、减少波动加工轨迹驱动的板料锤击渐进成形时间提供了理论依据。     

镁合金板料工具转动渐进成形工艺参数实验研究

用正交试验的方法研究了AZ31镁合金板料工具转动渐进成形过程中工艺参数对板料成形性能的影响,试验采用变角度锥杯模型,并以成形破裂角作为试验指标。结果表明:单一因素对AZ31镁合金渐进成形性能的影响从主到次的顺序为主轴转速Z轴进给量工具头直径进给速度工具材料,主轴转速是影响镁合金板料成形性能的最主要因素,在保证板料成形性能和表面质量的前提下,为节约时间,尽量选用快的进给速度和大的Z轴进给量和工具头直径,工具材料对成形性能影响很小,可以忽略。正交试验中最优工艺参数组合:工具转速4500 r·min-1,进给速度300 mm·min,Z轴进给量0.3 mm,工具头直径Φ12 mm,工具材料HSS4341,成形破裂角为88.25°。     

钢板电磁感应加热辅助渐进成形成形极限研究

为研究Q235钢板在电磁感应加热方式下的数控渐进成形成形极限,基于电磁感应加热技术进行了Q235钢板的热渐进成形成形极限试验。通过设计正交试验研究了板料厚度、温度、层进给量对成形极限角的影响,并通过极差分析得出各因素对成形极限角影响的显著性水平。研究结果表明:基于电磁感应加热技术进行钢板的数控渐进成形过程中,成形极限角随板料厚度的增大而增大,5 mm厚的钢板成形极限角可达85. 71°;成形极限角随成形温度的增大而增大,但当温度超过780℃时板料氧化严重,较合适的成形温度在580～710℃;成形极限角随层进给量的增大先增大后减小,最佳成形层进给量为0. 3mm。各工艺参数对板料成形极限角影响的显著性水平顺序为:温度厚度层进给量。     

单点渐进成形时工艺参数对成形能力的影响

采用2A12铝合金作为试验材料,以成形极限角作为衡量工艺参数对板料单点渐进成形的成形能力影响的标准。试验中研究对成形能力影响的工艺参数有:工具头半径、加工步长、进给速度和主轴转速。采用正交试验法对板料在单点渐进成形中的成形极限进行研究。试验结果表明,对板料单点渐进成形的成形能力影响最大的因素是加工步长,其次是进给速度、主轴转速和工具头半径。     

基于正交实验的机器人砂带磨削工艺分析及优化

针对工业机器人砂带磨削最优工艺参数组合的选择,通过机器人夹持工件进行砂带磨削,采用正交实验和极差、方差分析方法研究砂带线速度、工件进给量、横向进给速度、砂带目数对工件表面粗糙度Ra及材料去除深度MRD的影响,探究其最优工艺参数组合,并通过正交实验数据建立变量与实验结果的线性回归预测模型。结果表明:综合考虑表面粗糙度Ra及MRD的最优加工参数组合为砂带线速度18 m/s,进给量0.5 mm,横向进给速度100 mm/s,砂带目数80#。砂带目数对工件表面粗糙度Ra的影响起主导作用,砂带线速度、工件进给量次之。工件进给量对MRD的影响起主导作用,砂带线速度、砂带目数次之。当砂带目数处于80#～240#时,工件表面粗糙度Ra会随着砂带目数的增大而减小,影响程度有减弱的趋势。当工件进给量处于0.2 mm～0.5 mm时,MRD会随着工件进给量的增大而增大,影响程度有减弱的趋势。     

5052铝合金薄板数控渐进成形制件表面质量分析

为研究影响5052铝合金薄板数控渐进成形制件表面质量的因素,分别制备了成形角为60°的圆锥台件、成形角为45°的圆锥台件和成形角为45°的方锥台件。首先在金相显微镜下对试样表面进行观察,然后使用三维表面轮廓仪对试样表面进行定量测量;基于小波分析对测量数据进行预处理,提取试样表面的粗糙度成分;采用功率谱和表面三维表征参数分析影响表面质量的因素。研究发现,由于受到成形工具的碾压和拖动的影响,渐进成形制件表面的磨粒磨损、划痕现象比较严重;成形角是影响制件表面质量的重要因素,成形角越小,制件表面粗糙度越大;几何形状对制件表面粗糙度没有显著影响;功率谱和表面的三维表征参数能很好的表征渐进成形制件表面质量。     

冷滚打花键表层性能熵权-灰色理论优化研究

为提高花键冷滚打成形表面性能,研究冷滚打加工参数对表层性能的影响程度,筛选影响冷滚打花键表层性能最优的冷滚打工艺参数,以渐开线花键为研究对象,以冷滚打转速和进给速度为主要工艺参数,将熵权理论与灰色理论相互结合,对花键齿面分度圆处的表面粗糙度、残余应力和硬化程度进行关联分析研究。结果表明:花键表面粗糙度和硬化程度随进给速度的增加而增大,随冷滚打转速的增加而减小;花键残余应力随进给速度的增加而减小,随冷滚打转速的增加而增大;进给速度对冷滚打花键表层性能影响较大;冷滚打花键表层性能最优的冷滚打工艺参数为冷滚打转速1428 r·min~(-1)和进给速度42 mm·min~(-1)。     

铝合金板材两点对称式渐进成形破裂过程的工艺参数影响研究

为分析工艺参数对铝合金板材两点对称式渐进成形破裂过程的影响,以空洞损伤理论为基础,建立韧性破裂准则,并对准则进行实验验证。以韧性值为评价指标,从工具头直径、进给量、进给速度、板材厚度、成形角等影响因素出发,利用非线性有限元分析软件Marc开展模拟实验,重点分析在不同成形时期工艺参数对两点对称式渐进成形中铝合金板材破裂过程的影响规律。结果表明,成形角对铝合金板材韧性破裂值的影响最大,其次是板厚、工具头直径和进给量,进给速度对韧性破裂值的影响最小。     

AA5052铝合金板渐进成形表面质量与工艺改进方法

为了揭示铝合金板在渐进成形过程中表面橘皮产生的机理,探究提高表面质量的工艺方法,选用厚度为0.8 mm的AA5052铝合金板,采用不同的单点渐进成形工艺参数组合制备了方锥台件和圆锥台件。首先,在光学显微镜下观察试样未与工具头接触表面(即自由表面)的表面形貌,然后利用表面粗糙度测量仪测得表面粗糙度及表面轮廓曲线。结果表明,渐进成形过程中步进深度和成形角度对零件自由表面的表面质量有显著影响;零件成形角度越大,表面褶皱越严重;步进深度越大,表面橘皮越明显。工具头与零件间的摩擦方式也会显著影响表面橘皮,采用滚珠成形工具头可以提高表面质量。单道次渐进成形的零件自由表面的质量显著优于多道次渐进成形。     

PC板材渐进成形性能实验研究

利用数控渐进成形机床对PC板料进行渐进成形实验,探究了成形工具头不同主轴转速和进给速度对PC板成形极限的影响。实验结果表明,当进给速度保持3000 mm·min~(-1)不变时,随着主轴转速的增大,板料渐进成形力不断减小,成形极限不断降低,零件表面质量也不断下降,并且当主轴转速达到1500 r·min~(-1)时,零件底部会出现表面褶皱缺陷;当主轴转速保持500 r·min~(-1)不变时,随着进给速度的增大,板料渐进成形力不断增大,成形极限不断降低,零件表面质量较好,底部未出现表面褶皱缺陷。     

铣削工艺参数对AZ31B镁合金表面质量的影响

利用有限元软件仿真及试验研究的方法研究铣削工艺参数对AZ31B镁合金表面质量的影响。结果表明：在选取的加工参数范围内,对表层残余压应力及表面硬度的影响能力由大到小依次为：铣削速度>铣削深度>每齿进给量>冷却方式,表层残余压应力随着铣削速度的增大而减小,随着铣削深度、每齿进给量的增大而增大,在干铣削的方式下残余压应力最小;表面硬度随着铣削速度、铣削深度、每齿进给量的增大而增大,使用切削液铣削能得到更大表面硬度;对表面粗糙度的影响能力由大到小依次为：铣削深度>每齿进给量>铣削速度>冷却方式,表面粗糙度随着铣削速度的增大先增加后减小,随着铣削深度、每齿进给量的增大而增加,使用切削液铣削时表面粗糙度更小。     

板料单点渐进成形数值模拟研究

板料单点渐进成形过程变形复杂、影响因素多,工艺参数选择是提高成形质量和成形效率的关键。对单点渐进成形过程进行数值模拟,分析了成形件的应力分布和厚度变化以及成形路径、进给量等工艺参数对成形过程的影响。结果表明:成形件最大应力和最大厚度减薄发生在底面附近;采用螺旋进给方式可有效提高成形质量和成形效率。实验结果显示,实验结果与数值模拟结果基本吻合。     

金刚石线锯切割氮化硅的实验研究

采用往复式金刚石线锯对氮化硅进行了切割工艺实验研究,分析了线锯切割速度、进给速度和张紧压力对氮化硅表面粗糙度的影响,对试样表面进给方向和切割线方向的表面粗糙度变化趋势均进行了考察。结果显示:磨粒切削深度随线速度增大而减小,随进给速度和张紧压力的增大而增大。获得的较优的工艺参数为切割线速度1.5 m/s,进给速度0.08 mm/min,张紧压力0.18 MPa,探讨了线锯的磨损形式以及线锯磨损对试样加工表面粗糙度的影响。     

PAC5000模具钢的高速铣削加工试验研究

对PAC5000模具钢进行高速铣削单因素及正交试验研究,建立铣削力、表面粗糙度和表面残余应力的回归数学模型,分析各铣削参数对铣削力、表面粗糙度和表面残余应力的影响规律及影响程度。结果表明:铣削力、表面粗糙度随铣削速度的增加而减小,随背吃刀量、每齿进给量和侧吃刀量的增加而增大,各铣削参数对轴向铣削力的影响均很大,侧吃刀量是影响轴向铣削力的最主要因素;对平行和垂直于进给方向上的表面粗糙度最敏感的铣削参数分别是每齿进给量和背吃刀量,并且,对垂直于进给方向上的表面粗糙度影响最大;平行于铣削方向上的残余应力表现为压应力,垂直于铣削方向的残余应力表现为拉应力,提高铣削速度,可减小残余应力。     

58SiMn高强度钢车削表面完整性的试验研究

目的研究58Si Mn高强度钢表面完整性评价指标受切削参数影响的变化规律。方法分别设计单因素和正交试验,采用涂层硬质合金刀具对58Si Mn高强度钢进行车削加工试验,通过采集相关数据,分别讨论了切削深度、进给速度和切削速度变化对表面粗糙度、残余应力、显微硬度和表层微观组织变化等方面的影响。结果进给速度对表面粗糙度的影响最显著,切削速度次之,切削深度的变化对表面粗糙度无直接影响。已加工表面的残余应力随切削速度和进给量的增大而增大。显微硬度随切削深度的增大而减小,随进给量的增大而增大,层深上的显微硬度则呈现先减小后增大的趋势。表层微观组织受切削速度影响不大,未出现明显的相变和晶粒歪曲。结论降低进给速度是减小工件表面粗糙度最直接有效的方法,提高切削速度并不能使表面粗糙度明显减小。工件表面的轴向和切向残余应力均为拉应力,为提高零件使用性能,应采取相应的措施使之转化为压应力。     

超声振动滚压加工参数对TC4钛合金表面质量的影响

通过超声振动滚压加工正交试验,研究主轴转速、进给速度、静压力和加工次数对TC4钛合金表面质量的影响,并将材料的表面粗糙度、显微硬度及残余应力作为其表面质量的评价指标。试验结果表明:超声振动滚压加工工艺能降低TC4钛合金表面粗糙度,大幅度提高显微硬度,在表面引入残余压应力;合适的主轴转速、进给速度及加工次数使表面粗糙度达到最佳效果,一定范围内,表面粗糙度随着静压力的增大而减小;主轴转速对材料表面显微硬度影响较小,显微硬度随着进给速度的增大而减小,随着静压力及加工次数的增大而增大;主轴转速对材料表面残余应力有无规律的影响,材料表面的残余应力值随着进给速度的增大而减小,随着静压力及加工次数的增大而增大。     

基于正交试验和BP神经网络的板材多点渐进成形工艺优化

针对金属板材渐进成形过程中易出现壁厚不均的问题,在多点渐进成形工艺的基础上,选定合理的工艺参数,建立有限元模型,设计正交试验方案,利用ANSYS/LS-DYNA对方锥台制件渐进成形过程进行数值模拟,并对正交试验结果进行极差分析、方差分析和BP神经网络优化。结果表明:在板材多点渐进成形中,进给量对目标制件成形区壁厚均匀性影响最大,其次是工具头半径,进给速度影响不明显;BP神经网络模型的预测结果与正交试验结果相比误差小于5%;1060铝合金板材在多点渐进成形过程中,当工具头半径为6 mm、进给量为0.25 mm、进给速度为30 mm·s-1时,可获得壁厚较均匀的目标制件。