低频振动辅助电火花铣削加工间隙流场研究

通过仿真分析与实验验证相结合的方法,对低频振动辅助电火花铣削加工间隙流场进行了研究。利用Fluent有限元软件对低频振动辅助电火花铣削加工间隙流场进行了仿真分析,得到冲液压力、工具电极转速、振动频率对流场内压力、速度、蚀除颗粒分布规律的影响,并通过实验得到验证,同时得到其对加工效果的影响规律。     

型孔电解加工阴极优化试验研究

为解决电解加工型孔的加工稳定性和形状精度等问题,建立了异形孔电解加工稳定过程中加工间隙数学模型,分析了工具阴极结构对加工区域和非加工区域的电场及其均匀性以及其对电流密度与加工效果的影响,通过优化工件结构改善了加工间隙内的电场分布,使工件形状精度显著提高,并进行相关试验对仿真结果进行验证。得出结论:在相同的电解加工参数下,工具电极的结构对工件的形状精度有着显著的影响,通过优化工具电极结构,改善加工间隙内的电场分布与电流密度,让加工间隙内的流场更为稳定,使工件侧壁垂直度提高,提高了电解加工的形状精度与加工稳定性。     

短电弧加工不同直径电极间隙流场研究

在短电弧加工过程中,利用流体软件Fluent对不同的电极直径加工间隙流场进行仿真,通过极间流场中的压力场与速度场间接得出加工屑排除的变化规律,并通过实验进行验证。结果发现:电极直径的增大可以促进加工屑从加工间隙排出,减少因间隙颗粒的堆积而产生的短路现象,从而避免“二次放电”;当加工深度不变时,电极直径的大小与工件材料的去除率呈正相关,证明短电弧加工过程中存在“面积效应”;电极直径的相对变化对工件表面质量没有明显的改善,即对表面粗糙度的影响不大。     

提高航空发动机叶片反拷法电解加工精度的实验研究

反拷法电解加工涉及不可逆的二次电解加工过程,加工精度很难控制,无法满足航空发动机叶片的制造需求。在分析反拷法电解加工误差产生原因的基础上,以提升加工精度为目的,提出了小加工间隙反拷法电解加工方法。以加工典型的航空发动机叶片为例,开展不同加工间隙条件下的反拷法电解加工对比实验,结果表明:加工间隙由拷贝工具0.49 mm/反拷工件0.53 mm减小至拷贝工具0.23 mm/反拷工件0.23 mm,叶片型面轮廓精度由0.14 mm提升至0.05 mm,该结果验证了提出方法的有效性。     

扩压器套料电解加工流场优化设计及实验研究

在电解加工中,合理的电解液流场能改善加工稳定性、提高加工效率。针对扩压器电解加工开展了流场优化研究,设计了流道出液转角式的正冲流动方式,建立了不同进液口转角间隙的流道模型,利用ANSYS进行了流场仿真优化分析。结果表明:在转角间隙值为0.3 mm时,加工区流速分布的均匀性最好,且电解液达到了较高的流速。同时,在转角间隙为0.3 mm时开展了扩压器电解加工提速实验,当阴极进给速度为0.7 mm/min时加工出了轮廓完整且表面光洁的叶片,验证了流场仿真优化的合理性。     

往复走丝线切割加工电极丝振动的模糊控制研究

往复走丝线切割加工过程中电极丝的横向振动是影响加工质量的重要因素,制约了其进一步应用发展。基于此,对电极丝振动的产生原因和影响因素进行深入分析,设计了一种智能张力控制系统,通过检测间隙放电过程中的间隙电压和间隙电流,应用模糊算法识别采样周期内的间隙放电状态,然后对间隙放电状态中火花率的占比情况二次应用模糊算法得出紧丝机构所需要的进给量。经实验验证,这种方法可以通过张力控制来减少电极丝的振动,使工件的表面粗糙度和尺寸误差分别减低13.4%和9.5%,有效地提高了往复走丝线切割的加工质量。     

细长轴车削表面粗糙度实验与分析

为了明确加工状态及切削参数对细长轴类零件切削表面粗糙度的影响规律，通过刀具切削刃与工件表面形貌的几何映射关系，推导轴向截面的轮廓曲线方程，得出不同切削参数下的理论表面粗糙度值；对比分析不同加工状态、切削参数下细长轴切削表面粗糙度数据。结果表明：稳定切削时，细长轴工件的振动以主轴转频及其倍频为主，加工表面粗糙度受进给量影响最大，粗糙度随进给量的增大而增大，工件刚度较大时理论粗糙度与实测结果误差较小；当颤振发生时，工件振动信号中出现与其固有频率接近的高频振动成分，此时粗糙度理论预测结果与实测结果误差较大。理论模型中应充分融合工艺系统的振动信息，可进一步提高预测模型的精度与适用范围。     

磁流变变间隙动压平坦化加工的工艺及机理

为提高光电晶片的磁流变抛光效率并实现其超光滑平坦化加工,提出其磁流变变间隙动压平坦化加工方法,研究不同变间隙条件下蓝宝石晶片的材料去除率和表面粗糙度随加工时间的变化,并分析磁流变变间隙动压平坦化加工机理。结果表明:通过蓝宝石晶片对磁流变抛光液施加轴向低频挤压振动,其抛光压力动态变化且磁流变液产生挤压强化效应,使抛光效率与抛光效果显著提升。在工件下压速度为1.0 mm/s,拉升速度为3.5 mm/s,挤压振动幅值为1 mm条件下磁流变变间隙动压平坦化抛光120 min后,蓝宝石晶片的表面粗糙度R_a由 6.22 nm下降为0.31 nm,材料去除率为5.52 nm/min,相较于恒定间隙磁流变抛光,其表面粗糙度降低66%,材料去除率提高55%。改变变间隙运动速度可以调控磁流变液的流场特性,且合适的工件下压速度和工件拉升速度有利于提高工件的抛光效率和表面质量。      

电解加工钛合金异型腔薄壁流场仿真分析及实验研究

针对电解加工钛合金型腔过程中出现的两侧薄壁易形成鼓形的加工现象,对工具阴极结构进行了改进。用Comsol Multiphysics 5.0对其流场进行了仿真分析,根据仿真结果确定了改进后的阴极结构,并进行了工艺实验。仿真与实验结果表明:改进后的阴极能对加工过程中的流场进行约束,达到加工表面流体速度分布均匀及提高加工精度的要求。     

电火花诱导可控烧蚀铣削深度对电极损耗影响的仿真研究

电火花诱导可控烧蚀铣削加工具有加工效率高、相对电极损耗低等优点。采用Fluent软件对不同铣削深度条件下,氧气流场在放电间隙中的分布状况及其对相对电极损耗率的影响进行了模拟仿真。结果表明：在放电间隙由水平转向竖直方向后,氧气流会在靠近工件的区域形成高速流动区,而在靠近电极的区域形成低速流动区,从而使相对电极损耗率降低,且该现象会随着铣削深度的增加呈先增强、后减弱的规律。该结果为实际加工中选择铣削深度提供了理论依据,并通过实验验证了该模拟结果的正确性。     

加工间隙对CBN磁性磨料研磨904L不锈钢表面完整性的影响

目的 针对904L高性能不锈钢工件进行磁力光整加工试验研究,分析加工间隙对不锈钢表面完整性的影响.方法 对不同加工间隙的磁感应强度进行了仿真与测试的对比分析,在不同加工间隙下,采用雾化法制备的新型CBN/铁基球形磁性磨料对904L高性能不锈钢进行磁力研磨加工.利用手持粗糙度仪和精密电子天平对不同间隙下工件表面粗糙度和材料去除量进行测量与分析,利用金相显微镜观察不同加工间隙下工件表面形貌不同变化情况,利用应力测试仪检测不同间隙下工件表面残余应力变化情况,利用润湿角测量仪对不同间隙下工件表面的亲疏水性效果进行观察与分析.结果 当加工间隙为2.5 mm时,CBN/铁基球形磁性磨料磁力光整加工904L不锈钢效果最好.工件表面粗糙度由研磨前的0.5μm下降至0.05μm,5 min内材料去除量可达36 mg,工件表面均匀,划痕被完全去除,同时没有凹坑的产生.工件表面的残余压应力由127.8 MPa增加到318 MPa,工件表面与液滴的润湿角由20°增加至83°,疏水效果达到最好.结论 加工间隙对CBN磁性磨料磁力光整加工904L不锈钢表面完整性有很大影响,当加工间隙为2.5 mm时,工件表面粗糙度最低,表面形貌光整均匀,残余压应力变大,工件的疲劳强度增强,工件表面疏水性变好,达到最佳研磨效果.     

工件低频振动对微细电解加工材料蚀除速度的影响

基于电化学阳极溶解原理的微细电解加工技术在特种加工技术中占据着重要的地位。然而,微小间隙内电解液更新困难、电解产物难以及时有效排出,一直是制约该技术发展的瓶颈。利用自行设计的低频振动装置,通过工件低频振动辅助的方法进行微小孔电解加工实验,结果表明：该方法改善了加工区域的流场条件,促进了加工区域电解产物的输运及电解液的更新,显著提高了工件材料的蚀除速度。     

电火花加工间隙流场的三维仿真研究

间隙流场中加工屑的分布是影响火花放电频率和放电点分布的重要因素,并直接关系到加工速度与加工精度,对间隙流场中加工屑分布情况进行研究是提高加工速度、加工精度的重要途径之一.该研究在对间隙流场中工作液和加工屑的运动进行理论分析的基础上,建立间隙流场的三维仿真模型,进行电极上下往复运动过程中间隙流场和加工屑运动的仿真计算,验证实验的结果证明了仿真方法的正确性.     

超声振动复合微细电火花加工微小孔试验研究

微小孔加工时的放电间隙较小,排屑、消电离状态差,放电效率低,直接影响加工效率和电极损耗;超声振动可改善排屑、消电离状态,能提高放电效率。将超声引入微细电火花加工,通过工件的超声振动,进行超声功率、小孔孔径、脉冲频率的微小孔电火花加工工艺试验研究,结果表明:加工不同孔径时,超声功率及电源频率都存在一个最佳值;加工条件合适时,超声复合微细电火花加工优于常规微细电火花加工。     

基于FLUENT的电火花铣削加工间隙流场仿真分析

根据电火花铣削加工的机理,建立基于流场理论的二维轴对称间隙流场数学模型.利用Fluent有限元流体仿真软件对间隙流场进行模拟,分析了工具电极旋转速度、工作液压力、加工间隙对间隙速度场、压力场的影响.     

背压正流式恒间隙法电解加工实验研究

以一种可实现恒定加工间隙的方法为对象,设计了电解液背压式正向流动的方式,以提高加工过程的稳定性。采用有限元方法开展了流场仿真研究,优化了出液口结构。分析表明:与开放式正向流动相比,背压式正向流动加工间隙内的流场更均匀稳定。为了验证流场设计的合理性,开展了恒间隙法脉冲电解加工对比实验。结果显示:与开放式正向流动相比,背压式正向流动加工过程的电流波动量从23%下降到4%,加工表面粗糙度值从Ra1.237μm下降到Ra0.608μm。实验结果证明采用背压式正向流动有助于提高恒间隙法电解加工的稳定性和表面质量,为电流效率曲线的精确测定提供了有效途径。     

不同拘束条件下坡口间隙对焊接变形的影响

坡口间隙的存在及其在不同拘束条件下会对焊接变形产生不同影响. 以平板对接多层多道焊为研究对象,将坡口间隙作为考虑因素添加到焊接数值模拟模型中,采用试验测量与焊接仿真相结合的方法,在不同拘束条件下研究坡口间隙对焊接变形的影响效果,为进一步利用数值方法解决焊接变形问题提供了参考依据. 结果表明,相同拘束条件下,有无坡口间隙对焊接变形趋势影响并不明显,但对残余变形数值大小影响显著,且在弹簧拘束条件下焊接变形结果差别最大;被焊平板存在坡口间隙时,弹簧拘束条件下的模拟结果与自由状态下焊接试验获得的焊接变形结果最为一致.     

异形内螺旋线电解加工间隙流场仿真及工艺试验研究

针对大口径深螺旋线电解加工的拉式逆流阴极结构存在流场发散、易短路、成形精度差等问题,提出了一种工作齿可换、流场收敛的拉式顺流阴极结构。建立间隙流场仿真模型,分别对拉式逆流阴极和拉式顺流阴极的间隙流场进行仿真分析,并对两种结构的阴极进行应力和位移变化分析。仿真结果表明:在一定的加工参数条件下,拉式顺流阴极结构在间隙电解液速度、压力、流线等方面均比拉式逆流阴极结构好,且能实现2000 mm合格样件的稳定可靠加工。     

基于热结构耦合作用的滑枕部件变形规律研究

龙门加工中心用滑枕部件主要目的在于增强机床加工零件时的刚性,其在受热条件下的变形会严重破坏刀具与工件的位置精度,滑枕部件热变形对机床加工精度影响显著。该研究根据热结构耦合理论,采用有限元方法对滑枕部件进行了热变形分析,得到了机床以最大转速3000r/min达到稳态时的变形结果,温度最高为85.8℃,最大热应力为77.62MPa,Y向变形为0.15mm,仿真结果与实测数据相符。为该型龙门加工中心滑枕部件结构优化和热变形补偿提供了理论依据。     

脉冲振动电解加工对圆柱型面复制精度的影响

开展了不锈钢材料脉冲振动电解加工的试验研究,设计了试验所需的工装夹具、工具电极和电解液流场。采用圆柱型面的工具电极电解加工不锈钢工件,通过对比试验分析了直流匀速进给电解加工和脉冲振动电解加工的精度差异,并优化了加工参数,获得了较佳的进给速度和脉冲电流占空比。对比二种加工方式证明脉冲振动电解加工能有效提高电解加工精度。