不同开孔尺寸对齿轮弯曲应力的影响研究

针对齿轮啮合区温度测量困难这一问题,提出一种在齿轮上开孔埋入传感元件获得运行中齿轮状态参数的方法,但是开孔势必影响齿轮弯曲应力的分布。针对出现的问题,以直齿轮为例,研究不同开孔尺寸对齿轮弯曲应力的影响,用UG软件建立了不同孔径和孔深的直齿轮三维单齿模型,并基于ANSYS软件对模型进行了有限元仿真,对比与分析了不同开孔尺寸对齿轮弯曲应力的影响程度。仿真结果表明:孔径和孔深都较大程度地改变了齿轮的应力分布,其中孔深使齿根处的最大弯曲应力变化更加剧烈。     

刀具变形对螺旋铣削CFRP孔径精度的影响

为了研究刀具变形对螺旋铣削碳纤维复合材料(CFRP)孔径精度的影响,使用硬质合金铣刀对碳纤维复合材料进行螺旋铣削试验,加工后对孔径进行测量,并对铣刀在螺旋铣削过程中受到的径向力而产生的变形进行分析。试验结果表明:螺旋铣削过程中,孔的轮廓线会呈两端粗中间细的形状。铣刀受到的径向力会导致其产生形变,最大变形量出现在刀尖处。在孔的入口处由于铣刀未进入完全切削状态受到的径向力较小,铣刀刀尖处变形量为10.92μm,孔径偏差为56.4μm;在孔径的中间部位,铣刀完全进入铣削状态,其刀尖处变形量为17.92μm,孔径偏差为279.8μm;在孔的出口处铣刀逐渐铣出CFRP,受到的径向力逐渐减小,其刀尖处变形量为9.946μm,孔径偏差为51.5μm。这表明螺旋铣削制孔过程中,刀具变形是影响孔径精度的重要因素。     

熔模铸造深孔工艺措施

我厂承接易损铸钢件,孔深180mm,孔径18mm,孔深:孔径=10:1。而据有关资料介绍,熔模铸造铸孔只宜为孔深:孔径=2～3:1。我厂新生产过的最大孔深:孔径也只是5.5:1。铸造深孔的缺陷是铸孔鼓胀和钢水内渗。这是因为细长孔内,不易均匀涂挂料浆和撒砂,造成型壳层“搭棚”,同时深孔难以硬     

激光准直镗深孔

一、前言镗深孔是机械加工领域中比较复杂的工艺,然由于工业技术的发展和军工生产的需要,已经广泛地引起人们的重视。深孔是指孔深与孔径之比值很大的孔。本文重点介绍孔深与孔径之比大于45倍及孔径大于100毫米的孔,诸如大口径火炮的身管、汽车起重机的伸缩臂油缸等应用激光准直镗削的问题。镗深孔的质量缺陷是多方面的,但以“跑偏”现象最为严重,占废品工时的50％以上。     

等离子弧焊炬的数值模拟

根据等离子流体质量、动量及能量守恒方程和麦克斯韦方程组建立等离子孤焊炬的数学模型,通过对不同喷嘴尺寸和结构形状的等离子孤焊炬求解,得到其产生的等离子电弧轴向温度、电流密度及喷嘴出口处沿径向的温度分布.研究了喷嘴通道长、孔径、通道比和喷嘴结构时等离子弧的影响.计算结果表明:等离子弧焊炬喷嘴通道长度在一定范围内缩短,孔径越小,等离子弧的温度越高.     

基于变形功法连续挤压成形过程温度模型

在连续挤压成形工艺过程中,变形温度是影响产品性能和工装模具寿命的关键因素。文章根据连续挤压的变形特征对成形过程进行分区分析,并基于能量平衡原理的变形方法,建立各区域的温度模型,构建了全过程温度预测模型,预测结果与数值模拟结果一致;以H62黄铜为工程实验材料,在连续挤压成形过程中,对挡料块和产品出口处进行温度测试。结果表明,温度模型预测值与实验测量值吻合良好。该温度模型可快速有效预测连续挤压成形过程中的温度分布,从而实现对产品性能及工装模具寿命的合理预测。     

磨具光滑极限量规的问题探讨

根据各类磨具的孔径偏差的特殊要求,笔者研究确定了适于采用光滑极限量规的9大类(10种)磨具,以及各类磨具光滑极限量规的尺寸要求。各类磨具的孔径偏差、各专用量规的圆度圆柱度允差、加上偏差及允许磨损极限偏差列成表,以方便行业各厂。     

磨料水射流冲蚀热障涂层实验研究

通过开展磨料水射流冲蚀去除热障涂层的实验研究可知,以低于4 MPa压力的射流垂直冲蚀热障涂层时,其冲蚀孔型为"W"型。单因素实验结果表明:冲蚀孔径及孔深随着加工时间、磨粒浓度的增加而增大,当靶距为15 mm时冲蚀深度最大;热障涂层的材料去除速率比镍基高温合金基体低;冲蚀加工表面质量好,热障涂层与金属基体的界面结合处未发现分层和裂纹现象。     

全自动偏光片贴覆机贴覆精度超差原因探析

LPL-0703A型全自动偏光片贴覆机在试生产过程中偏差超过0.200 mm的企业标准。经过分析发现,偏差主要来源于偏光片校正、偏光片搬运、LCD校正及偏光片贴覆等4个环节。为进一步探究各个环节对贴覆精度的影响程度,以便有针对性地制订优化方案,设计了相应的实验分别测试和分析了各个环节偏差的大小和所占的比重。实验结果表明:偏光片贴覆偏差和搬运偏差对贴覆机的综合精度影响较大,而偏光片和LCD校正偏差的影响甚微。由此,对贴覆机进行了优化,其综合偏差控制到0.200 mm以内,满足了企业的使用要求。     

不同激活孔径和聚焦深度对相控阵超声横波检测灵敏度的影响

为探究相控阵超声检测过程中,激发晶片数、激活孔径和聚焦深度对检测灵敏度的影响,通过试验测定了3组激活孔径和不同聚焦深度下,一系列不同深度横通孔在55°横波下的检测灵敏度。研究了固定孔径条件下不同聚焦深度对灵敏度的影响以及固定孔深条件下不同激活孔径和聚焦深度与灵敏度的关系。试验结果表明,聚焦会提高焦点处的灵敏度,且大多数情况下有效晶片面积越大灵敏度越高,但越过焦点之后,相比未聚焦状态,灵敏度会下降得更快。因此在实际检测中,对不同的检测区域,应根据不同探头的声场能量分布选择合适的检测工艺,以得到更优化的检测效果。     

大厚径碳纤维复合材料三维钻削有限元仿真及试验研究

针对CR929远程宽体客机承力构件制孔出口分层缺陷预测难、制孔载荷预测试验成本高等问题,开展大孔径碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)三维钻削仿真及试验研究。首先基于ABAQUS用户自定义子程序接口,利用Fortran语言编写CFRP宏观力学本构模型;随后建立大孔径CFRP三维钻削仿真过程有限元模型,并验证其正确性;最后利用有限元模型预测不同加工参数下的制孔轴向力、扭矩及出口分层损伤。研究结果表明:基于三维实体单元建模的复合材料,三维钻削有限元仿真模型可以可靠地预测制孔过程中的轴向力、扭矩。在CFRP出口处嵌入黏结单元可以预测制孔出口分层的形状。在相同工艺参数条件下, 制孔的轴向力、扭矩、出口分层的仿真预测与试验结果最大相对误差分别为15.0%、19.0%、12.4%。      

前混合磨料水射流切割参数对表面粗糙度的影响

采用前混合磨料水射流对Q235碳素结构钢进行切割实验,测量样品切口表面粗糙度;研究前混合磨料水射流的切割压力、喷嘴出口直径、切割靶距、切割速度和切割深度对样品切口表面粗糙度的影响规律;结合实验数据,建立表面粗糙度二次非线性回归预测方程。研究结果表明：前混合磨料水射流的切割压力、喷嘴出口直径与表面粗糙度呈负相关关系;切割靶距、切割速度、切割深度与表面粗糙度呈正相关关系;各因素的影响权重大小依次为：喷嘴出口直径、切割深度、切割压力、切割速度、切割靶距;影响表面粗糙度的实质因素为磨料流量和磨料能量;建立的表面粗糙度二次非线性回归预测方程的平均偏差为7.99%。     

基于正交试验工程车辆油气悬挂优化设计建模分析

油气悬挂因为结构简单且具有良好的非线性变刚度和变阻尼特性,其应用非常广泛。根据单气室油气悬挂的结构特点对其进行参数化,利用四分之一车辆振动系统进行试验设计分析,确定对车辆振动性能影响最大的结构参数和结构参数之间的组合;进行结构性能参数优化分析,分析车辆振动性能达到最优时,结构参数的分布情况和分布规律。利用正交试验法对油气悬挂设计参数进行优化,同时结合油气悬挂数学模型,提出利用活塞和阻尼孔与活塞杆直径之比、单向阀当量直径与阻尼孔直径之比等3个参数来简化设计过程。分析油气悬挂参数对车辆行驶平顺性和操作安全性的影响趋势和以影响程度为衡量标准的影响顺序,从而确定主要因素和相对次要因素,对油气悬挂进行参数优化。从分析结果可知:悬架的初始位置对油气悬挂性能影响最大,其次为活塞与活塞杆直径之比;设计变量对目标的影响大小依次为:x_0λ_1τ_2τ_1d;在悬挂设计过程中,λ_1与τ_1能取值使得目标函数值达到最小,d与τ_2则需要在其对目标函数的影响趋势下根据实际约束条件选取;优化后,系统性能有较大改善。     

柔性边界约束细长件车削动力学辨识与稳定性分析

考虑到边界条件的影响,并且为了进一步提升辨识精度和计算效率,提出一种基于柔性边界约束细长件车削动力学辨识与稳定性分析方法。建立具有柔性边界约束的细长工件模型,以提高车削稳定性的预测精度。在该模型中,将刀具和零件的二维柔度以及刀尖半径的影响纳入动态力建模中,根据连续介质理论计算卡盘-工件-尾架动力系统中细长工件的动力学特性,然后通过最小化特征参数的实验值和仿真值之间的偏差来确定最佳连接刚度。进行了实验验证,结果表明所提出的方法显著提高了转向的预测精度以及稳定性极限。     

碳纤维增强热塑性复合材料螺旋铣磨制孔损伤研究

目的 研究碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)螺旋铣磨制孔的切削温度和切削力的变化趋势,以及典型制孔损伤的特点,并分析切削温度的下降对制孔损伤的影响。方法 采用螺旋铣磨的方法开展CFRTP的制孔试验研究,通过改变工艺参数研究切削温度、切削力的变化趋势,分析各类典型制孔损伤的特点、形成原因及随工艺参数的变化情况,并研究添加冷却辅助降低切削温度对抑制制孔损伤的效果。结果 随着刀具自转转速、公转转速和螺距的升高,切削温度分别升高了约46.43%、12.06%和95.97%;切削力随着自转转速的升高而降低,随着公转转速和螺距的升高而增大。当螺距达到0.45mm时,轴向力会有所下降。入口损伤和出口损伤主要以毛刺为主,损伤会随着各工艺参数的升高而加剧,孔壁损伤主要表现为涂覆、变形、裂纹等3种形式。添加冷却辅助后,制孔质量得到显著提高,高温下的刀具涂覆问题基本解决。结论 切削温度是影响CFRTP制孔质量的主要因素,切削温度的升高导致树脂基体软化,使得切屑形貌从粉末状转变为连续薄片状,进而对切削力产生影响,树脂软化对制孔损伤有着明显的影响。冷却辅助能够明显地降低切削温度,从而起到抑制损伤的作用。     

Improvement of hole exit accuracy in electrochemical drilling by applying a potential difference between an auxiliary electrode and the anode

Electrochemical drilling (ECD) is a promising and low-cost process for yielding multiple holes simultaneously in difficult-to-machine materials. In this process, the hole exit accuracy is very sensitive to the electrode feeding depth. In practice, excessive electrode feeding is necessary to ensure that all holes are drilled through simultaneously when there is an error in thickness of the workpiece plate. This results in stray removal at the hole exit and an etched and pitted surface. In the modification of ECD described here, a potential difference is introduced via an insoluble platinum auxiliary electrode that is attached beneath a dielectric perforated plate and arranged opposite to the hole exits to diminish the damage from the stray current and thereby improve the tolerance of the exit accuracy to excessive electrode feeding. Simulation results indicate that an appropriate value of the potential difference concentrates the current at the tool tip and may reverse the current direction on the workpiece surface. Experiments verify that this approach is effective in obtaining holes with good exit accuracy in the case of excessive electrode feeding. Furthermore, it is confirmed that this method is capable of drilling multiple holes with remarkably enhanced exit accuracy and uniformity.     

基于正交实验和数据驱动的喷丸表面完整性参数预测

目的 探究喷丸工艺参数对18CrNiMo7-6滚子表面完整性的影响规律,得到喷丸工艺参数与表面完整性的映射关系,提高喷丸工艺的质量与效率.方法 运用Python语言对Abaqus进行二次开发,建立喷丸仿真的随机多弹丸模型并进行了试验验证.设计正交实验研究喷射角度、喷射速度、弹丸直径、覆盖率及弹丸类型对残余应力与表面粗糙度的影响规律,并用随机森林算法得到各个工艺参数对喷丸综合效果的重要度值.以喷射角度、喷射速度、弹丸直径、覆盖率、弹丸类型、距表面深度为输入,残余应力和表面粗糙度为输出,建立基于神经网络的喷丸表面完整性参数预测模型.结果 通过正交实验分析得到弹丸直径和喷射速度对表面粗糙度有显著影响.各个喷丸工艺参数对18CrNiMo7-6滚子的喷丸综合效果的重要度依次为:喷射角度0.249,喷射速度0.224,弹丸类型0.193,覆盖率0.173,弹丸直径0.161.在各个工艺参数范围内,较优的工艺参数组合为:喷射角度90°,喷射速度80 m/s,弹丸直径0.7 mm,覆盖率300％,弹丸材料为铸钢丸.基于神经网络的喷丸表面完整性参数预测模型的平均相对误差低于7％.结论 基于神经网络的喷丸表面完整性参数预测模型可以较准确地表示喷丸工艺参数与表面完整性参数之间的映射关系,能够为喷丸工艺提供相关参考.     

基于棒材的多通道超声检测系统的高温合金组织均匀性检测

高温合金锻件出现混晶或者组织不均匀现象时,材料的性能会下降,有效的超声无损检测方法可以对高温合金组织的均匀性进行评价。由于组织均匀性影响超声波信号在材料中的传播,故超声波在高温合金材料中的散射噪声分布,可以反映材料的组织差异。以某牌号高温合金锻造棒材作为试验对象,采用基于棒材的多通道超声自动检测系统进行超声波数据采集,在Ф0.8mm平底孔当量的灵敏度条件下对每个深度噪声信号进行分析。通过处理超声检测相应部位的显微组织数据,得到噪声信号的平均值与晶粒直径在99%置信区间显著正相关,噪声信号标准差与晶粒直径变异系数在95%置信区间显著正相关的结论。进一步结合聚类分析可以确定:当噪声平均值为1.6%~1.79%,噪声标准差为0.6~0.8时,材料为混晶组织;当噪声平均值为1.81%~2.6%,噪声标准差大于1时,材料含有树枝晶组织。     

基于量纲分析法的一种磨料水射流打孔模型

水射流的加工过程中非常复杂,涉及到许多参数,对其模型的描述也较为困难。运用量纲分析法,选取对加工过程中影响较大的参数,忽略影响很小的因素,建立了水射流打孔过程的新数学模型,并通过试验验证该模型的误差仅为3%～10%。