变截面涡旋盘高速铣削仿真加工与实验研究

为减小变截面涡旋盘涡旋齿的变形,提高加工精度,需确定合理的铣削参数。开展了变截面涡旋盘高速铣削仿真与实验研究以确定铣削参数的合理取值范围;选用HT250变截面涡旋盘为研究对象,研究了更接近实际的材料本构模型、刀-屑摩擦模型和热传导控制方程等关键技术;建立了变截面涡旋盘几何模型和简化后的二维铣削模型,利用ABAQUS软件仿真切屑成形过程及不同的铣削参数对铣削力、铣削热影响的变化曲线;通过多因素正交实验加工变截面涡旋盘。结果表明:当主轴转速为3500 r/min、每齿进给量为0.1 mm以及切削深度为2.5 mm时进行铣削更加合理。铣削变截面涡旋盘的研究为加工参数的选择提供了依据和参考;依据实验后所得的铣削参数进行铣削可减小铣削力、铣削温度及齿变形,提高了变截面涡旋盘的加工效率和质量。     

立铣刀齿数和螺旋角对铣削变截面涡旋盘影响仿真研究

变截面涡旋盘加工精度要求高,刀具的选择直接影响加工质量。通过分析涡旋压缩机工作原理以及刀具参数对铣削变截面涡旋盘的影响,建立了高速铣削HT250铸铁变截面涡旋盘的仿真模型及简化后的二维铣削模型,利用ABAQUS软件分析了刀具齿数和螺旋角对铣削力和铣削温度的影响规律。试验表明,随着刀具齿数的增加,切向力F_x、径向力F_y和轴向力F_z都增大,铣削温度也逐渐增大;随着螺旋角度的增大,切向力F_x和径向力F_y减小,轴向力F_z增大,铣削温度先减小后增大。分析表明,合理的刀具参数可以减小涡旋齿的变形,本研究可为加工变截面涡旋盘时选择合理的刀具齿数和螺旋角提供依据和参考。     

基于改进粒子群优化算法的变截面涡旋盘瞬时铣削力模型参数求解

针对变截面涡旋盘瞬时铣削力预测存在的多元非线性难题,从涡旋盘实际铣削过程出发,建立了考虑刀具跳动的瞬时铣削力数学模型,提出了一种基于改进粒子群优化算法（PSO）对铣削力模型参数进行求解的方法,以提高瞬时铣削力预测模型精度。通过4组不同铣削参数下的瞬时铣削力实验对该方法进行验证,结果表明：该方法求解得到的变截面涡旋盘瞬时铣削力与实验测得的瞬时铣削力在形状和峰值处有较高的吻合度,4组实验的峰值误差在15%以内;采用自适应惯性权重和随机扰动因子的改进PSO算法能够有效地提高变截面涡旋盘瞬时铣削力系数辨识的收敛速度和收敛效果,还能提高算法整体搜索能力。该方法只需较少的实验次数就能辨识出较高精度的模型参数,比平均铣削力求解方法的实验成本更低,对涡旋盘的加工具有重要参考价值。     

刀具几何参数对钛合金铣削力和表面完整性的影响

针对TC18钛合金铣削过程,采用正交试验研究了硬质合金刀具几何参数对铣削力和表面完整性的影响,建立了铣削力经验模型,并分析了铣削力对刀具前角、后角和螺旋角的绝对灵敏度和相对灵敏度;采用田口法分析了刀具几何参数对表面粗糙度和表面残余应力的影响。结果表明：大前角、小后角、大螺旋角的条件下铣削力较小,铣削力对刀具螺旋角的变化最敏感,对后角次之,对前角最不敏感;铣削表面均为残余压应力,刀具螺旋角对表面粗糙度的影响显著,刀具后角对表面残余应力的影响显著。     

PCBN刀具铣削灰铸铁HT200时合理几何参数的选择

本文采用单因素实验法,研究PCBN刀具铣削灰铸铁HT200的几何参数对刀具耐用度的影响规 律,根据最大刀具耐用原则给出了PCBN刀具铣削HT200的合理几何参数范围.     

变截面涡旋盘薄壁齿高速铣削仿真及实验研究

针对方程曲线构建的变截面涡旋齿加工质量难以控制,薄壁齿易变形,精加工铣削参数难以确定等加工难点,利用DEFORM-3D软件建立薄壁齿微尺寸铣削有限元模型.实时观测涡旋薄壁齿的铣削状态,采集了第三变形区的铣削热和平均铣削力,优化影响壁面加工质量得进给量为0.05 mm/r,铣削深度为0.5 mm.最终通过实验验证了Fx方向平均铣削力最大相对误差为18.89％,Fy方向平均铣削力最大相对误差为11.82％,为复杂方程壁面铣削加工参数的选择提供了一种新思路.     

基于改进多目标遗传算法的变截面涡旋盘优化设计

在涡旋盘优化设计中,分析了遗传算法容易早熟、后期搜索效率低且仅以几何性能最佳为目标进行优化设计的涡旋盘力学性能较差等缺点,提出了基于改进多目标遗传算法,综合考虑力学性能和几何性能的变截面涡旋盘多目标优化设计方法。针对由基圆渐开线-高次曲线组成的变截面涡旋盘,应用微分几何理论对涡旋型线进行参数化表达,通过分析涡旋型线解析构成形式,确立了以动涡旋盘所受轴向气体力最小和压缩比最大为设计目标的多目标优化设计,得到了Pareto非劣解集。将非劣解集中的涡旋盘与传统变截面涡旋盘相比,其最大轴向气体力减少了25.53%,压缩比提高了4.36%。     

基于Pro/E的变截面涡旋盘数控加工

变截面涡旋盘是涡旋压缩机的核心零件,通过分析影响其加工精度的主要因素,并在此基础上以Pro/E软件为平台,将产品的几何模型与计算机辅助加工制造集成,通过设置加工制造过程中所使用的各项参数,计算出加工刀具相对于加工坐标的刀具轨迹数据,经过后处理器转换成加工机器码后利用CHECK功能仿真材料切除状况,由此观察加工过程中的切削情形,进行误差及过切预测,进一步做制造参数的修改,使制造流程优化,减少因加工错误所增加的生产成本。     

基于逆向工程的变截面涡旋盘快速精度诊断

针对变截面涡旋盘形状复杂程度高、传统检具检验难度大、检测精度低的特点,提出一种基于逆向工程的涡旋盘加工精度快速诊断方法。首先,建立基于Pro/E的变截面涡旋盘三维实体模型并将其作为参考模型;然后,利用ROMER六轴75系列绝对关节臂测量机测得加工涡旋盘的表面点云数据,精简后作为数字化模型,并将上述两个模型进行对比分析以获取涡旋盘的加工精度信息;最后,提出了基于图形制导的数模匹配原则以提高数字化模型与参考模型的对齐精度,采用3种方法降低数据处理误差。结果表明,变截面涡旋盘的加工精度和形位公差符合要求,为复杂型面机械产品加工精度诊断提供了准确、快捷和直观的方法。     

超声铣削刀具几何参数对声学系统稳定性影响的实验研究

为了解决复合材料不易加工的难题,在保证加工质量的同时,提高刀具耐用度和加工效率,对一种超声铣削复合材料的新方法进行了实验研究,研究了刀杆的长度和直径、刀杆端部铣削平台和开槽对声学系统谐振频率、反谐振频率、振幅等的影响规律.结果表明,刀具几何参数的变化对声学系统的稳定性具有重要影响.     

圆渐开线变截面涡旋压缩机几何性能综合分析

提出一种由不同基圆半径的圆渐开线组成的新型变截面涡旋压缩机型线,组成形式为圆渐开线Ⅰ+圆渐开线Ⅱ+圆渐开线Ⅰ。论述型线的生成方法,给出型线的一般方程,建立一系列圆渐开线变截面涡旋压缩机的几何模型。针对建立的几何模型,分析控制系数θ、φ^*、R_or对变截面涡旋压缩机几何性能的影响。以圆渐开线Ⅰ为基础,构建圆渐开线Ⅰ+高次曲线+圆渐开线Ⅰ的变截面涡旋压缩机的几何模型,综合分析两类变截面涡旋压缩机的几何性能。结果表明:θ取中值θ_M,φ^*取φ_end-2(n₁+1)π,控制系数R_or取较大值,对应的几何性能较优。高次曲线变截面涡旋压缩机与中值θ_M对应的圆渐开线变截面涡旋压缩机相似,可相互替代。     

PCD刀具几何参数对Cf/SiC复合材料铣削质量的影响

陶瓷基复合材料因其独特的耐磨性和耐高温性能,广泛应用于航空航天、能源和汽车等领域。但由于其基体材料的脆硬性和增强相的各向异性,给机械加工过程带来了很大挑战。针对二维编织的碳纤维增强陶瓷基复合材料,设计了不同几何参数的PCD刀具进行槽铣试验。纤维拔出、纤维剥落和纤维断口回弹显著降低槽底表面质量,微崩边和毛刺是直槽边的主要加工缺陷。试验结果表明,PCD刀具前角为3°、后角为20°、钝圆半径为10μm时,直槽加工质量较好。     

涡旋压缩机涡旋盘端面型线的变参图形设计

涡旋盘端面型线的图形设计是涡旋压缩机工程图设计中的一个难点，本文以涡旋盘的端面型线为研究对象，提出了通过对零件进行结构分析，提取能描述其几何结构的基本模型和参数，建立参数化几何模型，使图形具有随设计参数变化而变化的能力。利用该方法设计的工程图，图形精确度高，图形生成速度快，使产品易于变型及系列化，能明显缩短产品的开发设计周期。     

变截面涡旋盘双正交小波频谱表面降噪与重构

为了获取真实的变截面涡旋盘表面形貌特征信息,必须去除试样制备及数据采集过程中产生的噪声信号并进行形貌重构.利用Talysurf CLI1000三维形貌测量仪提取变截面涡旋盘两处试样的表面形貌数据,基于小波降噪理论,通过计算降噪前后表面信号的能量比PER、标准差ERR以及相关系数r等参数,选择双正交小波系bior6.8对...     

一种变截面涡旋膨胀机的几何模型及容积变化

提出一种圆渐开线、高次曲线、圆渐开线、双圆弧加直线修正的变截面涡旋膨胀机的组合曲线,建立其涡旋型线的数学表达式,详细描述了其腔体容积计算公式,建立几何模型。作出容积变化曲线,分析了变截面涡旋膨胀机的容积变化,并在涡旋齿头修正、基本参数相同的情况下,对比变截面、等截面涡旋膨胀机工作过程中容积变化,得出变截面涡旋膨胀机在容积变化率上比等截面涡旋膨胀机有显著提高,容积之差最大为42.19%,说明此变截面涡旋膨胀机具有更高的膨胀比,也为后续提高涡旋膨胀机的性能奠定了基础。     

刀具几何参数对铝合金车削性能的影响

根据刀具的主要几何参数设计了单因素实验,在Deform-3D中建立了铝合金7075的车削有限元模型,对车削过程进行仿真,通过数据处理,得出前角、主偏角、刃倾角、刀尖圆弧半径对切削力和切削温度的影响,结果表明:切削力随前角的增大而减小,随刀尖圆弧半径的增大而增大,主偏角和刃倾角对各方向上的力影响不同;切削温度随前角、刃倾角的增大而上升,随刀尖圆弧半径的增大而下降。     

基于流场分析的变截面涡旋齿的强度分析

为了研究涡旋压缩机在多场载荷耦合作用下变截面涡旋齿的变形和应力分布,基于动网格技术,利用Fluent软件对涡旋压缩机工作过程进行流场模拟,将温度场和压力场分析结果直接导入ANSYS软件中,利用间接耦合的方法对动涡旋齿和动、静涡旋齿装配后在单场及多场耦合作用下强度进行分析。结果表明:温度场对涡旋齿变形影响较大,耦合场下的变形并不是各场单独作用下变形之和;装配后涡旋盘的安装间隙对涡旋齿的变形存在干涉,单独分析动涡旋齿时的变形大于装配后的变形;根据应力分布分析,最大值出现在涡旋齿壁厚较大的位置,说明该组合型线涡旋齿具有较强的抗变形能力,可为判断涡旋型线优劣和研究涡旋压缩机间隙与泄漏提供理论基础。     

基于双圆弧插补法的变截面涡旋盘的数控加工

给出了变截面涡旋压缩机常见组合涡旋型线的数学模型,利用双圆弧插补法对组合涡旋型线进行逼近,通过MATLAB软件编程拟合组合涡旋型线,并分析了拟合误差。用拟合曲线作为涡旋盘精加工时的刀具轨迹,在加工中心上对涡旋盘进行加工。最后,采用三坐标测量机对变截面涡旋盘的精度进行检测。检测结果表明,涡旋盘的加工精度满足要求。用基于双圆弧插补方法的型线逼近法设计数控加工组合涡旋型线的方法加工效果好,刀具轨迹拟合误差和计算量明显减少,且通用性和实用性强,对新型变截面涡旋体的数控加工具有重要的意义。     

刀具几何参数对切削过程的影响

金属切削是常用的机械制造加工手段，不同的切削参数对加工过程的影响不一样，本文利用有限元软件，通过对金属加工过程的模拟，得到不同参数对加工过程的影响曲线，为正确的选择加工参数提供了理论依据。     

基于图像处理的刀具几何参数测量技术研究

采用图像预处理和边缘检测等图像处理技术自动测量刀具的长度、直径、圆角半径和两个刀刃的角度,利用Delphi平台上开发的基于图像处理的测量软件可以在瞬间检测出刀具几何参数,实现了刀具几何参数测量的自动化。针对刀具的边缘轮廓形状特征,运用了二值化、中值滤波、边缘检测、轮廓提取和参数提取等图像处理技术。使用高分辨率CCD摄像设备并配备光学放大系统,可实现对高精度和微小刀具几何尺寸参数的测量。满足刀具测量的精度高、自动化程度高、重复性好等要求。