非一致曲率表面下的气压砂轮磨粒剪胀及加工试验研究

针对软固结磨粒气压砂轮在加工异形曲面时,工件所受的切削力以及接触区内磨粒速度因工件曲率发生变化,导致工件不同曲率处材料去除量不均匀的问题,基于修正的Rowe剪胀理论建立砂轮切削力模型,提出了非一致曲率表面下修正的气压砂轮材料去除模型.通过EDEM软件建立了软固结磨粒气压砂轮模型,分析了砂轮下压量为1.5 mm时工件曲率...     

软固结磨粒群剪胀效应及材料去除特性分析

针对软固结磨粒群气压砂轮复杂曲面精密加工问题,提出了一种软固结磨粒群剪胀分析模型,并以微观视角为切入点研究气压砂轮软固结磨粒群的微观剪胀效应对被加工件材料去除特性的影响规律。基于磨粒群剪胀效应分析,建立了孔隙率与黏结磨粒系统阻尼系数的数学模型,结合孔隙比与平均应力的关系,推导了磨粒群作用接触面的应力方程,建立了发软固结磨粒群材料去除模型。通过PFC3D仿真和力传感器测力设备验证了剪胀效应对接触力的影响规律。光整加工试验结果表明,可根据剪胀效应的规律来提高黏结剂阻尼系数从而提高曲面模具材料的去除效果,相同加工时间内,阻尼系数提高约5.0×105,材料去除量累计提高近31.91%,曲面模具的粗糙度降低近32.34%,工件划痕明显减少。     

软固结磨粒群气压砂轮的力学特性分析

提出以软固结磨粒群(Softness consolidation abrasives,SCA)气压砂轮为工具的加工方法,对磨粒群密集颗粒系统的力学特性进行分析,用于解决激光强化后局部高硬度区域难以高效光整的问题。引入软球接触模型建立磨粒软固结形态下的微观接触力模型,引入全局阻尼系数得出了磨粒蠕变时的位移和速度公式。通过PFC3D仿真,验证了接触力计算公式,建立了颗粒系统的接触力网。对单颗磨粒在z轴方向上的速度进行跟踪研究,证实了SCA在加工时的存在蠕变现象。结合修正的Preston的方程,针对激光强化自由表面进行加工试验。试验结果表明:在相同加工时间内,SCA累积高出游离磨粒近34.35%的材料去除量,且避免了刚性砂轮面向曲面加工时产生的划痕,SCA加工可大幅提升面向高硬度曲面的光整效率。     

基于G-W模型的软固结磨粒群接触力分析研究

针对激光强化模具自由曲面的光整加工问题,对软固结磨粒群气压砂轮与模具表面接触力、下压量进行了研究,对砂轮接触模具表面时的磨粒姿态进行了分析,提出了一种基于G-W接触模型构建了软固结磨粒群接触力模型。利用ANSYS WORKBENCH对不同的下压量进行了仿真分析,得到了相应接触力的分布情况,验证了接触力模型的有效性。通过气压砂轮光整实验平台,利用Kistler 9129AA切削力测试仪对不同下压量的接触力进行了测试。研究结果表明,基于G-W的软固结磨粒群接触力模型能够用于计算气压砂轮与模具表面的接触力,接触力与下压量的成类线性关系,且线性关系良好。     

软固结磨粒群加工方法及材料去除特性的分析

为了解决高硬度模具自由曲面光整技术难点,提出一种软固结磨粒群加工新方法(Softness consolidation abrasives,SCA).所谓软固结磨粒群,特指由高聚物黏结剂黏结于气压砂轮基体表面的磨粒群体,其宏观上不像游离磨粒那样可自由移动,而微观上每个磨粒均受到黏结剂在各个方向的弹性支撑.结合层间弹性力学体系分析,讨论双层弹性体中(橡胶基体层-磨粒层)的力穿越问题,得到表层单颗磨粒的切削力学模型.建立基于应力修正的Preston方程,解决柔性基体供力时存在的应力滞后问题.根据磨粒硬度特性进行系数修正,给出材料去除经验公式.对磨粒群的切削力和速度进行数值模拟,建立材料去除的定量预估模型.总结高效光整加工的配比条件,并通过针对激光强化模具表面的光整试验,验证修正后的Preston方程的准确性.     

软固结气压砂轮的质量评价及试验研究

为达到软固结气压砂轮所具有的效率高、质量可靠、工艺简单、可控性强的生产要求,将气压砂轮成型制备系统技术应用到软固结气压砂轮的制作中,该系统由注料压模成型系统、取件输送系统和表面固化系统3个部分组成。开展了气压砂轮固有质量、加工质量和损失质量的分析,建立了气压砂轮质量概念模型,提出了气压砂轮质量评价方法;应用机器人辅助光整加工平台,对不同规格气压砂轮进行了光整加工试验研究。研究结果表明,该质量评价体系验证了气压砂轮的质量,为气压砂轮的产业化奠定了基础,具有明显的创新性与实用性。     

钢轨砂带打磨与砂轮打磨综合性能对比实验研究

基于自主研发的锂电驱动钢轨砂带打磨机和砂轮打磨机,以60N型钢轨廓形作为实验对象,全面对比了新型钢轨砂带打磨技术和传统砂轮打磨技术的性能。结果表明：当打磨压力在45～75 N范围内时,砂带打磨的材料去除率约为砂轮打磨的15～30倍,而当压力增大到90 N时,砂带打磨的材料去除率高达砂轮打磨的102倍;砂带打磨的振动加速度、噪声和能耗均小于砂轮打磨;砂带打磨切屑为带状,而砂轮打磨则表现为高温熔融状,同时当打磨压力增大到105 N时,砂轮打磨后钢轨表面会出现发蓝现象,而砂带打磨不会;此外,砂带打磨的横向表面粗糙度大于砂轮打磨,最高可达8μm,但满足中国铁路钢轨养护要求的最大值10μm。综上,钢轨砂带打磨技术在材料去除率、振动、噪声、能耗和温度等方面显著优于传统砂轮打磨技术,预期将成为工程实际中解决钢轨严重病害问题的有效方法之一。     

磨料有序排布电镀砂轮的制备及其把持力研究

为解决电镀砂轮磨削加工中容屑空间不足的问题,采用点胶微粘接的方法制备了磨料有序排布的电镀砂轮,分析了磨料粘接效果和镀层力学性能.通过SEM分析了磨料/镀层/导电胶的结合界面,并进行了干磨削试验.研究结果表明,直径约为磨料粒径40％的胶点可粘接住磨料,单个胶点上粘接多颗磨料的占比小于6％;双脉冲电镀工艺制备的镀层显微硬度...     

硬质合金ELID镜面磨削的试验研究

硬质合金具有硬度高、强度好、耐腐蚀和耐磨损的特点,采用传统方法难以满足精密及超精密加工的技术要求,而且工序多、效率低、成本高。本文采用在线电解修整（ELID）技术对硬质合金进行精密镜面加工。通过试验,分析了磨削深度、电极间隙、占空比、电解电压对硬质合金表面粗糙度的影响规律,并得到了优化的EI。ID磨削工艺参数。使用优化后的ELID磨削工艺参数加工硬质合金材料可获得较低的表面粗糙度。     

纳米ZrO_2陶瓷二维超声磨削温度实验研究

磨削参数的选择对工件表层磨削温度有着重要影响。本文采用人工热电偶法,通过普通磨削和二维超声振动磨削的对比实验,重点分析了对纳米ZrO2陶瓷平面磨削温度影响最大的磨削参数——磨削深度的影响。实验表明当磨削深度超过临界磨削深度时,陶瓷材料的被去除机理将由塑性去除转变为脆性去除破坏,磨削温度也显著升高。此外,本文还从粒径角度对纳米ZrO2陶瓷材料的磨削温度进行了实验研究和分析。     

面向软体机器人的嵌入式3D打印聚二甲基硅氧烷材料实验研究

基于自主搭建的嵌入式直接喷墨打印(DIW)式3D打印系统,对聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料在水凝胶中进行打印,实现了软体机器人复杂内部结构的嵌入式3 D打印.对PDMS材料性能进行了详细分析,并对打印过程进行了模拟仿真,从而确定了工艺参数组合;开展了固化拉伸对比实验、单丝圆线打印实验以及圆管打印实验,确定了最优打印参数...     

SPVC/ABS复合材料的力学性能分析

采用冲击试验机和材料试验机等设备研究了ABS含量对软聚氯乙烯（SPVC）/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）复合材料力学性能的影响。结果表明,随着体系中ABS含量的增加,其断裂伸长率单调上升,拉伸强度、弹性模量单调下降;当ABS含量为70份时,缺口冲击强度出现极大值。     

飞机蒙皮铆接修理的有限元分析与试验研究

通过两个算例应用ANSYS软件对飞机蒙皮铆接修理进行了有限元分析,得出了蒙皮结构在不同铆接修理方案下的承载能力,并与相应的试验数据进行了对比分析,验证了有限元分析结果的可靠性;同时,给出了蒙皮结构在不同铆接修理方案下各铆钉所承受的钉载值,这为铆接修理方案的优化设计提供理论参考.     

具有层状纤维缠绕的仿甲虫鞘翅轻质结构的设计及其力学性能分析

在对鞘翅断面微结构观测的基础上,分析了鞘翅的微观结构特征。设计了具有层状碳纤维缠绕的仿生轻质结构,并利用有限元法对其进行了力学性能分析。同时制备出了仿鞘翅结构复合材料模型,并进行了准静态压缩实验。将实验结果与有限元分析结果进行比较,证明了有限元分析结果的有效性。在此基础上,进一步比较了两种不同纤维缠绕方式的仿生轻质结构的力学性能,证明了两层交错纤维缠绕的仿生结构设计是合理的。     

比例加载路径下板料本构模型的建立及实验验证

根据单位体积塑性功相等原理，基于Druker公设以及等向强化模型，利用比例加载的特点，推导出板料在无卸载比例加载路径下的双向拉伸本构模型，并给出几种不同屈服准则下的本构模型。采用两种薄钢板BH220、SPEN进行了十字形双向拉伸实验研究，给出了这两种薄钢板在加载比例1：1和2：1情况下应力应变关系的理论曲线和实验曲线对比分析结果。结果表明，在小变形范围内，采用Hosford、Barlat89、Mises屈服准则得到的双向拉伸应力应变曲线与实验结果符合得较好。结合已有文献的研究结果说明：在小变形范围内以及无卸载比例加载路径下双向拉伸本构模型是正确性的；在小变形比例加载情况下，各向异性板料的强化规律为等向强化。