微铣刀参数化设计系统研究

现阶段,尖端装备对高精密复杂微型结构件的需求越来越大,微铣刀的专用化需求挑战着刀具设计的灵活性和准确性。目前,微铣刀设计领域存在以下问题：由于尺度差异导致传统铣刀设计方法已不再适用、切削工艺优化过程与刀具设计过程相分离。针对以上问题开展了微铣刀设计方法的研究,并开发了微铣刀参数化设计系统。首先基于UG/Open平台建立了微铣刀三维模型样板文件并对其几何特征进行解构,通过表达式功能串联刀具几何特征,借助程序编程实现驱动,完成微铣刀三维模型的快速设计;最终基于UG二次开发平台,以加工需求为驱动,以工件材料、加工结构、加工工艺等多种因素限制为约束条件,通过刀具设计特征,将刀具的设计参数与切削效果结合起来,开发了微铣刀参数化设计系统。     

在单点金刚石机床上用刨削加工微槽的方法

以单点金刚石作为切削刀具的数控机床是一种新型的超精密加工机床,与普通数控机床有许多不同。通过刨削加工微槽的过程介绍该超精密机床的原理和特点。采用刨削加工方式加工微微槽的过程主要分为端面加工和微槽加工两个步骤,具体有:刀具中心调整、主轴调动平衡、数控编程、工件端面加工、侧刀设置、微槽刨削加工等。刀具的尖端与主轴轴线的精准度决定了加工端面中心的微凸点的大小,左右和上下的误差必须在几微米以内。机床主轴转速选择2 000 r/min,该气浮主轴在加工之前必须调节动平衡,要求X向和Y向跳动在100 nm以内。数控程序与普遍数控机床的基本相同,但精度高,NC代码的有效数值一般在小数点后六位。端面加工后表面为镜面,表面粗糙度Ra在100以下,为微槽加工提供了良好的端面。微槽加工时装夹工件的主轴设为C轴模式,完成刨削加工的刀具要侧面安装,刀具沿X轴切削工件表面。实际加工的微槽表面粗糙度Ra为63.573 nm,达到镜面效果。该加工微槽的过程和参数设置可为类似的加工工艺应用提供参考。     

某凸辊复杂零件多轴加工研究

以技能大赛赛题为素材,研究了在光栅图像模式下凸辊工件的三维建模技术,同时对该工件的加工工艺、刀具路径、切削参数等进行了实验和优化,最终完成该工件集建模、工艺、刀路于一体的高效、精密多轴加工策略。经验证,采用该策略在有效地保证加工质量的基础上,明显地提高了加工效率。此策略的开发对该类型零件的高效精密制造有较好的借鉴意义。     

SiC_p/Al复合材料的超精密车削试验

试验研究了碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)的超精密车削加工性能.使用扫描电镜(SEM)对已加工表面、切屑及其根部、刀具前/后刀面磨损带进行观察,使用表面粗糙度轮廓仪对各种切削条件下的加工表面粗糙度轮廓进行测试分析.结果表明,该材料的加工表面常残留微孔洞、微裂纹、坑洞、划痕、残留物突起及基体材料撕裂等微观缺陷,刀具几何参数、切削速度、进给量、增强颗粒尺寸和材料体积分数是影响表面粗糙度的主要因素.由于切削变形区微裂纹动态形成的作用,超精密切削该材料时一般形成锯齿型切屑.刀具-工件的相对振动、基体撕裂增强颗粒拔出、破碎、压入等是该材料超精密车削表面形成的主要机制.单晶金刚石(SCD)刀具主要发生微磨损、崩刃、剥落和磨粒磨损,聚晶金刚石(PCD)刀具主要发生磨粒磨损和粘结磨损.结论表明SiCp/Al的超精密切削加工性较差,但通过选择合适的工艺参数,体积分数为15%的SiCp/2024Al加工表面粗糙度Ra可达24.7 nm.     

KDP晶体超精密加工技术的研究

通过对KDP晶体等脆性材料的塑性域切削进行理论分析，研究实现脆性材料塑性域切削的条件。激光核聚变KDP晶体的3项主要技术指标是：表面粗糙度、波纹度和透射波前。通过分析影响这3项技术指标的因素。提出了实现KDP晶体精密加工的超精密机床和工艺参数。通过理论分析与实验。研究了晶向、刀具前角、刀具圆弧半径和进给量等参数对表面粗糙度的影响，最终给出KDP晶体精密加工的最佳工艺参数。     

精密深孔复合刀具设计及加工技术

发动机气门导管孔和气门座圈的加工是发动机缸盖加工的关键工艺之一,针对气门导管孔与气门座圈的精密加工,设计制造了专用的复合深孔加工刀具,介绍了该刀具的结构与加工原理,并在试验的基础上优选了加工刀片材料,设计了加工刀片的结构参数。通过生产试验研究了使用该刀具时切削参数对加工质量的影响规律,得出了最优加工工艺参数,试验证明该刀具在保证加工质量的基础上能够有效提高加工效率。     

基于虚拟仿真技术的数控铣削加工研究

以典型铣削类零件的数控加工为例,制定了凸台和型腔的加工工艺路线;针对其粗、精加工特点,设定了铣削刀具及切削参数。应用虚拟仿真技术,生成了凸台和型腔的刀具轨迹,并验证了工艺路线的正确性;通过虚拟仿真技术的参数修改及尺寸测量功能,得到了符合零件图样的虚拟仿真加工结果。实践表明,虚拟仿真技术为数控铣削加工实操提供了良好的示范功能。     

光学玻璃的精密加工技术

光学玻璃作为一种典型的脆硬材料,采用普通的加工方法难以进行高效精密加工。本文介绍了光学玻璃的高效精密特种加工技术,对ELID法、激光加工、超声磨削以及精密铣削的最新研究进展进行了综述。采用ELID技术,通过控制加工工艺参数,使砂轮单个磨粒的最大切削深度小于脆性材料的临界切削厚度,实现了脆性材料的塑性加工,并得到精密光滑的表面;在加工非球曲面时,可使零件的精加工抛光量降到最低。最新激光加工技术通过增加预热激光束,极大降低已加工表面的热应力及拉伸应力,使得加工质量有了大幅提高。超声波磨削加工不仅改善了表面完整性,而且提高了加工效率,通过选用适当的刀具和工艺参数,使被加工工件表面粗糙度值比普通磨削降低了30%～40%。光学玻璃精密铣削技术通过优化刀具、加工方式及工艺参数,可提高加工质量和效率、降低加工成本。     

高强度缸套加工工艺研究

在对精密加工工艺原理进行认真分析的基础上，通过某柴油机气缸套精密加工试验，对其内孔关键技术进行创新性研究。突破高强度铸铁材料的传统工艺理念，采用基于CBN新型刀具的加工技术，细分加工工序，采用正交试验法，合理选配刀具几何参数，严格控制并科学匹配缸套内孔精密加工工艺参数，提高了缸套加工精度，满足了产品预期的设计精度，提高了加工效率，改善了柴油机整机性能，保证了其可靠性，延长了工作寿命。     

精密硬车加工轴承套圈的表面完整性试验研究

针对磨削加工中套圈精密加工存在的不足,进行精密硬车削加工轴承套圈新工艺的开发,通过加工试验分析了精密硬车加工轴承套圈的表面完整性,探究了基准面平面度、刀具磨损量等工艺参数与加工精度的对应关系。基于精密硬车削套圈试样的表面粗糙度、沟道圆度、显微硬度、热损伤、金相组织、残余应力分布、加工效率等方面的研究,得出了精密硬车削可达到磨削加工精度的结论,且金相组织稳定,不易存在热损伤,具有可控的残余应力分布和较高的加工效率,有利于产业化生产高精密轴承。利用磁性卡盘装夹套圈,分析试样基准面平面度对精密硬车削套圈沟道圆度的影响,发现提高基准面平面度可以有效提高加工套圈的沟道圆度;分析了刀具磨损对硬车削套圈加工精度的影响,得出在精密加工阶段刀具磨损量是控制套圈圆度的重要监控工艺参数的结论。     

机械工程测试技术虚拟实验教学平台开发

针对"机械工程测试技术"课程知识抽象、理论性强、实践教学困难、教学效果不佳等一系列问题,提出了基于虚拟案例的教学方法,加大实验在教学过程中的比重。本文采用面向对象程序VisualC++为开发平台,开发出集虚拟仿真与机械测试为一体的虚拟教学实验平台,在虚拟仪器平台上完成信号的发生、分析、处理和结果输出及综合测试实验。它将虚拟实验与理论教学有机融合在一起,不仅有助于提高"机械工程测试技术"课程的教学效果,加深学生对该课程知识点的理解,同时在不用增加实验学时的情况下培养学生解决问题的能力。并有助于学生自主学习积极性的提高和创新意识的培养。     

曲轴复合车削机床的结构布局设计

文中首先分析了机床设计过程中的结构布局种类。针对要设计的机床的工艺参数,参照其结构布局的功能设计要求,设计了一种新型的曲轴复合车削加工机床。该机床能很好地解决曲轴连杆颈的外圆加工问题,能一次装夹完成曲轴外圆磨削之前的外圆加工。最后,着重介绍了该机床的总体结构布局设计及工作原理。     

硬质合金圆柄止动槽成型刀设计

针对加工止动槽用硬质合金焊接刀刃磨时,其宽度难以控制、对刀困难、无法加工倒角等问题,设计了圆柄止动槽成型刀代替硬质合金焊接刀,只需刃磨排屑槽,节约了磨刀时间,保证了止动槽宽度尺寸,节省了倒角工序,提高可产品质量和经济效益。     

基于杠杆模式施载的圆弧刃光栅刻画刀具刃磨机床研制

采用圆弧刃光栅刻画刀具,实现在线换刃技术是解决光栅刻画刀具使用寿命问题的一种有效的途径。在线换刃圆弧光栅刻画刀具对刃口质量及精度要求高,刃磨制作工艺难度大,且国内外市场几无此类刃磨设备,需要自行设计制作圆弧刃光栅刻画刀具刃磨机床。在圆弧刃光栅刻画刀具刃磨试验设备设计制作及圆弧刃光栅刻画刀具刃磨制作工艺研究基础上,针对圆弧刃光栅刻画刀具的刃磨特点,设计新型的基于杠杆模式施载的圆弧刃光栅刻画刀具刃磨机床;根据传统机床的设计程序,对刃磨机床的功能、总体设计及详细结构设计展开研究,并对施载与微进给机构进行了振动分析,排除了出现共振的可能性。最后完成了该机床的机械装调,并刃磨制作一把圆弧刃光栅刻画刀具,其定向角∠D=63°,刀尖角∠J=90°,刃圆半径R=8.56mm,在460倍体视显微镜下观察无崩口等缺陷,刃口弧线清晰可见。刀具检测及观测结果表明,所设计的圆弧刃刀具刃磨机床适用于圆弧刃光栅刻画刀具的刃磨制作,所采用的分析及设计方法对圆弧刃刀具刃磨机床及其他机床的设计和研制具有实际指导意义。     

车削排水阀专用夹具与刀具的设计

根据宇宝TM型排水阀难加工和不易装夹的结构特点,设计了一种适合小批量生产的车削专用夹具和刀具。经实践生产使用证明,该夹具和刀具结构简单、操作方便、夹紧可靠,既能保证工件加工精度和产品质量要求,又提高了生产效率,取得了良好的应用效果。     

Batching in flexible manufacturing systems

Batching is necessary in intermittent production, where the facility is designed to process a variety of parts and the set-up costs between dissimilar parts are significant. With multi-mission machineries, automatic tool changers, and a random-access material handling system, a flexible manufacturing system (FMS) can process dissimilar parts concurrently with minimal set-up time/cost. When parts are batched in an FMS, they are scheduled to join different queues before they are introduced to the shop-floor. This paper investigates the problem of batching in an FMS. A linear zero-one integer programming model of the batching problem is presented.     

计算机辅助焊接工艺设计系统

采用VC.NET软件开发工具和Oracle数据库软件开发了一套计算机辅助焊接工艺设计系统,解决了在焊过程中需要查阅焊接手册等问题。介绍了基于C/S模式的计算机辅助焊接设计系统的主要功能及分布式体系结构,以及从焊接方法的选择、坡口尺寸设计及工艺参数的选择到最后生成工艺卡片的系统流程。     

管坯冷定心孔电火花加工系统设计及工艺研究

针对消除轧管过程中"铁耳子"的管坯冷定心孔加工问题,提出了一种基于碳弧气刨技术、弧压反馈控制技术和交流伺服技术的解决方法,即管坯冷定心孔电火花加工工艺,给出了EDMCD的具体工艺参数,并完成了系统设计。该方法利用铁碳电极间高温电弧快速钻孔,以实时弧压检测反馈的交流伺服控制策略实现具体加工工艺。研究结果表明,该加工工艺可以有效地提高不同材质管坯冷定心孔的加工效率和表面质量,较好地解决"铁耳子"问题。目前,该系统已成功应用于生产实际,并实现了钢坯后端冷定心孔的在线加工。     

基于着色时间Petri网的多组合设备建模技术研究

模块化组合设备（cluster tool）是晶圆制造过程中的一种典型的集成化设备,设备配置的复杂程度由晶圆加工工艺方案决定。针对这一特点,研究了多组合设备（Multi-cluster tool）系统的Petri网建模问题。本文对晶圆加工多组合设备的加工流程进行了分析,提出了一种多组合设备系统的分解方法,并构建了多组合设备系统的着色时间Petri网模型。     

Study on the response surface model of machining error in internal lathe boring

To achieve high quality and precision of machining products, the machining error must be examined. The machining error, defined as the difference between designed surface and the actual tool, is generally caused by tool deflection and wear, thermal effects and machine tool errors. Among these error sources, tool deflection is usually known as the most significant factor. The tool deflection problem is analyzed using the instantaneous cutting forces on the cutting edge. This study presents a model of the machining error caused by tool deflection in the internal boring process. The machining error prediction model was described by the surface response method using overhang, feed per revolution and depth of cut as the factors for the analysis. The least square method revealed that overhang and depth of cut were significant factors within 90% confidence intervals. Analysis of variance (ANOVA) and residual analysis show that the second-order model is adequate.