新型铣刀铣削碳纤维复合材料毛刺抑制机理

针对碳纤维复合材料铣削时易产生毛刺等加工缺陷的问题,分析了新型铣刀抑制毛刺产生的切削机理。选用未涂层的普通立铣刀、交错刃立铣刀、菱齿型立铣刀以及金刚石涂层的菱齿型立铣刀,在相同切削条件下对碳纤维复合材料进行侧铣试验。通过对加工表面质量、刀具磨损以及刀具寿命的对比分析得出:交错刃立铣刀和菱齿型立铣刀能有效抑制工件表面毛刺的产生;由于菱齿型立铣刀参与切削的刃数比交错刃立铣刀多,抑制铣削毛刺产生的能力最好;金刚石涂层菱齿型立铣刀的使用寿命最长,其后刀面磨损缓慢,适合碳纤维复合材料的铣削加工。     

不同铺层角度下CFRP薄壁箱梁几何非线性特性试验分析

工程结构受到各种外界因素的影响,常出现几何非线性效应.在这种情况下,传统结构内力及挠度计算常被简化成线性,导致计算结果偏差较大,影响结构安全.复合材料纤维的走向在很大程度上影响结构的力学性能,通过试验的方法研究了不同纤维铺层角度时,碳纤维复合材料CFRP薄壁箱梁在几何非线性效应下的力-位移曲线的变化规律.结果表明,当宽跨比一定时,90°铺层的箱梁挠度最大,0°铺层对应最小,而且90°铺层的箱梁力-位移变化幅度显著,几何非线性特征明显.     

拉刀切削刃表面微结构对拉削性能的影响

为了研究拉刀切削刃表面微结构对拉削加工的影响,搭建拉削加工实验台,设计5种表面微结构数量不同的拉刀,进行实际拉削负载、工件振动特性和切屑蜷曲半径的对比实验. 实验结果表明,当刀具型号从2/3型变为6/7型时,拉削负载呈现先减小后增大的趋势;使用4/5型拉刀时的拉削负载最低,与使用2/3型拉刀和6/7型拉刀时相比,负载分别降低420、647 N. 拉刀切削刃表面微结构槽数量越多,对工件振动特性的抑制效果越好;使用6/7型拉刀时的工件微振动均方根振幅和刀齿切入频率对应的幅值相对于使用2/3型拉刀时分别降低38%、63%. 随着拉刀切削刃微结构槽数量的增多,切屑的蜷曲半径（即切屑变形难易程度）呈现先减小后增大的趋势,当使用4/5型拉刀时切屑的蜷曲半径达到最小值（654 μm）. 增加切削刃表面微结构的数量可以提高拉削性能,但是数量并不是越多越好,而是存在最优值.     

基于有限元分析的煤矿井下新型弧角型聚晶金刚石复合片钻头优化设计

为了提高煤矿井下硬地层的钻进效率,借鉴石油钻头的设计和加工理念,提出了一种适用于煤矿井下硬岩钻进的新型弧角型PDC钻头的设计思路。采用有限元数值模拟方法,分别对直径为113mm的弧角型聚晶金刚石复合片(PDC)钻头的切削结构和水力结构进行优化设计,得出:当采用内锥角为130°、外锥圆弧半径为20mm的冠部形状,切削齿切削角度为-15°、侧转角为4°~6°,刀翼采用直刀翼的钻头切削结构时,破岩效果最佳;喷嘴喷射角为22°~30°、方位角的设计靠近切削齿的工作面时的钻头水力结构,能够满足岩屑的有效运移。基于此,试制了直径为113mm的弧角型PDC钻头,并进行现场试验,结果表明:弧角型PDC钻头的平均寿命为626m,平均钻进时效为25m/h,与工区现用普通内凹型钻头相比,寿命提高了4倍,钻进效率提高了1倍,说明本文设计的弧角型PDC钻头能够代替普通内凹钻头应用于硬地层钻进,可同时达到提高钻进效率和降低施工成本的目的。     

光纤弯曲损耗对信号传输的影响与分析

光纤传输质量受光纤损耗的影响,分析与测试光纤的损耗对实际应用有参考价值.由于光纤弯曲改变了传导模的形式,使光信号在弯曲部分产生了辐射损耗,信号传输距离和接收灵敏度将受到不同程度的影响.系统对单模光纤弯曲损耗随弯曲半径(1～9 mm)进行90°和180°的弯曲实验,结果显示,光纤弯曲损耗随弯曲半径的增加呈下降趋势,光纤弯曲对不同波长的光损耗不同,且出现弯曲损耗的振荡,并进行了数值仿真和实验数据的比较.     

TiAlN涂层硬质合金刀具大进给铣削高温合金的加工性能评价

大进给铣削是一种高效加工方法,在提高难加工材料的加工效率方面具有显著优势。采用可转位的Ti Al N涂层硬质合金刀具对GH4169进行了大进给铣削试验,研究了切削速度、每齿进给量以及刀具磨损对切削力的影响规律,并通过对后刀面磨损区域微观形貌和能谱分析,研究了刀具磨损机理。结果表明:每齿进给量对切削力的影响最显著,刀具磨损对轴向切削分力的影响非常显著,在刀片磨钝过程中,轴向切削分力由854 N增大至1 863 N;切削速度对刀具寿命的影响最显著,切削速度增大至110 m/min时,刀具寿命仅有2 min;通过刀具后刀面磨损区域的能谱分析,在切削刃附近发现大量Ni、Fe、Cr等GH4169材料元素,刀具的主要磨损形式为黏结磨损和由热裂纹引起的材料剥落及崩刃。     

中板斜刃剪剪切质量问题及解决办法

以马钢中板厂为例说明了斜刃剪在剪切钢板时产生的诸如尺寸偏差、台阶、反咬、弯曲、塌边、毛刺和剪裂等质量问题,并详细地分析了这些缺陷产生的原因,提出了具体的解决办法,经实践检验具有良好的效果。     

碳纤维布约束型钢混凝土矩形柱轴压承载力

为了研究碳纤维布(CFRP)约束型钢混凝土矩形柱的轴压性能,对29个构件进行静力加载试验,考虑配筋率、预载水平、截面圆角半径和高宽比、纤维布加固率和加固方式共6个参数. 结果表明：所有约束柱均以核心区混凝土压碎和纤维布断裂为破坏标志;随着预载水平提高,布的有效拉应变不断减小,柱承载力降低;随着圆角半径增大和高宽比减小,纤维布环向应变更高且分布趋于均匀;随着加固率增加,柱破坏模式由弱约束转成强约束,纤维布加固效率降低;在同等用量布的加固下,当条带宽度和间距减小时,构件承载力增幅增加. 基于各因素对约束应力的影响,确定了区分大尺寸柱强弱约束模式的界限值;采用叠加法建立了多参数的约束型钢柱轴压承载力计算式.     

基于硬质合金开孔器对碳纤维复合材料的制孔

为更好地避免碳纤维复合材料(CFRP)的制孔缺陷,选择硬质合金开孔器制孔,在相同工艺参数下对2种刀具制孔过程中的轴向力大小以及制成孔的出口质量进行对比分析,讨论制孔加工过程中的受力情况.试验结果和分析表明:在主轴转速为5 000 r/min、进给速率为150 mm/min时,硬质合金开孔器加工的孔出口处质量较平整,几乎没有撕裂出现,而钎焊金刚石套料钻加工的孔出口处有些许撕裂,而且对比前者,其崩边缺陷较为严重,崩边因子为0.10.同等条件下,硬质合金开孔器制成孔的孔壁粗糙度为0.213,钎焊金刚石套料钻制成孔的孔壁粗糙度则为0.621,较粗糙,所以选择硬质合金开孔器对碳纤维复合材料制孔更优.     

碳纤维单丝纵向压缩强度的实验研究

为更准确地测量碳纤维单丝的压缩强度,建立了碳纤维压缩强度的直接测量系统,对PAN基碳纤维进行了长度范围为20～150 μm压缩强度的测量.其结果表明:当碳纤维单丝试件的长度在20～90μm时,碳纤维的压缩强度近似为一常数;当试件长度为90～150μm时,试件发生了屈曲变形.分别对不同种类的高强度和高模量的碳纤维进行了压...     

齿轮齿形切削加工中的毛刺生成机理

基于切削加工中切削刃附近被加工材料的变形特性，指出几种典型的毛刺生成过程及其影响因素。应用这些规律并结合实际加工条件，对齿轮齿形切削加工中的毛刺生成机理及其形貌特征进行分析，以便为齿轮毛刺去除加工及控制毛刺的生成提供依据。     

Heat regulating strategy in numerical control end milling for hard metal machining

The trend in die/mold manufacturing at present is towards the hard machining at high speed to replace the electron discharge machining. Failure forms of the A1TiN-coated micro-grain carbide endmill when used for the machining of/IS SKD61 (HRC 53), a widely used material in die/mold manufacturing, are investigated. The endmill shows a characteristic that tool life decreases greatly due to the chipping when overload occurs or the rapid increase of wear when over-heat accumulation in cutting edges. As a consequence of the investigation, a strategy to regulate heat generation in the end milling process is proposed. This is accomplished by controlling the cutting arc length, i.e. the length of each flute engaging workpiece in a cutting cycle. Case studies on the slot end milling and comer rounding are conducted. The results show that the proposed strategy suggests the optimal tool path as well as the optimal pitch between successive tool paths under the cutting time criterion.     

自由曲面数控加工刀位轨迹与加工精度的研究

自由曲面数控加工刀位轨迹规划与加工精度的控制,是计算机辅助制造(CAM)必须要解决的问题。由于自由曲面加工的数控程序是由序列线性插值的刀位构成的,在确定走刀步长和切削行距时必须考虑线性逼近误差和残留高度(或过切量)。论述了立铣刀用于较小曲率曲面加工时刀位轨迹的生成方法,切削步长和立铣刀铣削时后跟角的计算方法,给出了立铣刀过切干涉检查方法,直接给出了加工微分几何结构不同的曲面时,影响加工精度的接刀刀痕高度的数学表达式,用图表达了4个给定的切削行距时,接刀刀痕高度与刀具半径的比值与铣刀倾斜角(后跟角)的关系。     

梳棉机前后固定盖板相关、参数问题的探讨

研究了梳棉机前后固定盖板有关参数的选择问题,指出后固定盖板齿密应在60～440齿/(25.4 mm)2之间选择,工作角在85°～90°之间选择;老型号梳棉机,后固定盖板根数不宜过多,可在1～4根选择;高产梳棉机,近三十年来随着产量的增加后固定盖板根数有增加的趋势,其中,纺棉时,后固定盖板根数一般在4～10根之间选择;纺化纤时,由于不加棉网清洁器,后固定盖板根数可以增加,一般在4～16之间选择。后固定盖板隔距不宜过小,一般可在0.4～1.0 mm之间选择。前固定盖板齿密应在240～950齿/(25.4 mm)2之间选择,工作角在70°～85°之间选择。前固定盖板根数纺棉时不如纺化纤时多,纺棉时一般在4～12根之间选择,纺化纤时一般在4～16根之间选择。隔距在0.15～0.4 mm之间选择。     

纤维分布对活性粉末混凝土构件力学性能的影响

为研究准静态荷载下纤维分布对活性粉末混凝土(RPC)构件力学性能的影响,对同一纤维掺量(2%)下不同纤维长度(13~20 mm)的单向分布和乱向分布钢纤维RPC试件开展了四点受弯试验。通过选取弯拉荷载挠度曲线上的初裂点、峰值点及其他几个特征点,定量分析单向分布和乱向分布钢纤维RPC的弯拉性能。结果表明:钢纤维在主拉应力方向上的方向系数显著影响基体的弯曲性能。其中,较乱向分布试件,单向分布钢纤维试件的弯拉峰值应力、弯曲韧性均大幅提高,且跨中挠度达到L/150时,残余强度仍比初裂强度高4.35~16.9 MPa;纤维长度由13 mm增加至20 mm时,与乱向分布试件相比,单向分布试件的裂后弯曲性能提高幅度更明显,且单向分布试件受荷越大,纤维长径比的优势越显著;单向分布试件断口处纤维分布均匀,绝大部分方向与主裂纹方向垂直,锚固长度大,断口处桥接效应显著;综合考虑单向钢纤维RPC试件的等效弯曲应力、耗能能力等指标,在纤维掺量为2%、纤维长度为20 mm时,其力学性能最优。     

振动切削铸铁纤维的工艺参数

铸铁纤维由于尺寸稳定,且具有耐磨、耐蚀和减振等特性,从而具有很广的应用前景。但由于铸铁的脆性,使铸铁纤维的制作工艺受到限制。我们设计了弹性刀杆,采用振动切削的方法,成功稳定地生产出铸铁纤维。本文根据切削实验,提出适宜振动切削铸铁纤维的刀具材料、合理的刀具几何角度及合理的切削用量。     

切削工艺参数对Ti6Al4V合金切屑形貌的影响规律

为解决当前传统钛合金的切割加工过程只考虑单一性能,导致加工功能较差的问题,以Ti6Al4V合金为研究对象,研究切削进给速度、刀具前角角度等对切屑尺寸及形貌的影响.设定不同的切削速度、进给速度和刀具前角度,对锯齿金相的齿距、自由表面、带倾角以及带宽进行测量,根据测量结果分析切削工艺参数对Ti6Al4V合金切屑形貌的影响规律.结果表明:随着进给速度的增加,锯齿间距和自由表面尺寸增加显著,剪切带倾角随着切削厚度的增大而减小;当刀具前角为0°时,剪切带倾角从63. 21°降至50. 80°,刀具前角为8°时,剪切带倾角从68. 93°降至最低时为49. 8°,刀具前角的变化对剪切带倾角的影响不大.     

球面渐开线齿形弧齿锥齿轮精密切齿方法

为了对具有球面渐开线齿形的收缩齿制弧齿锥齿轮实现精密切削,在切削形成齿轮齿面时,使工件的基圆锥与假想球面大圆平面做纯滚动运动,并以位于大圆平面上的圆弧曲线为刀刃.圆弧刀刃绕自身回转,基锥、大圆平面和刀刃三者按定比传动关系的回转运动在形成齿面所需要的运动关系的同时,形成切削齿面所需要的切削速度,使刀刃尾端沿齿根切出,避免干涉.设计了球面渐开线齿形弧齿锥齿轮切削试验的装置和刀具,验证了切削方法的正确性、有效性和可行性.结果表明:用合适的圆弧刀刃可以1次切削成形整个齿面,可以实现正确退刀,大、小齿轮及凸、凹齿面可以在一台机床上完成切削加工,且无需更换刀具,所加工的齿轮可以互换并实现定比传动.     

碳纤维布加固钢纤维混凝土梁的抗弯性能预测

在碳纤维布加固钢筋钢纤维混凝土梁中,加固效果要受到被加固结构本身性能、加固材料性能以及荷载情况等因素的影响,因此,加固效果具有极高的非线性.针对这一问题, 在试验研究的基础上,运用神经网络方法,以钢纤维混凝土强度、截面尺寸、纵向钢筋配筋率等10个变量作为输入单元,以加固梁的抗弯承载力作为输出单元,建立了预测加固梁抗弯承载力的BP神经网络模型.通过预测值与试验值的对比分析,验证了该模型的科学性和合理性.     

Damage Self-diagnoses Feasibility of Fiber-reinforced Concrete Structure

The seepage theory was used to explain the variation between the specific resistance of the carbon fiber reinforced cement concrete and the carbon fiber volume ratio. The electro-dynamic seepage was observed in the cement. The longer the carbon fiber is, the smaller the critical volume to produce the electro-dynamic seepage phenomenon will be. However, the forming and stirring process is harder. In general, the average length of carbon fiber is 5 mm. Under the condition of three-point bending load, the spec...