纳米陶瓷超声ELID复合磨削加工磨削力特性研究

基于超声振动磨削与ELID磨削加工机理,构建超声ELID复合平面磨削系统试验平台,以探求硬脆材料精密磨削加工新方法。对陶瓷材料超声ELID复合平面磨削条件下的磨削力进行理论分析,在超声ELID复合平面磨削系统试验平台上,进行相同磨削参数下的纳米Al2O3陶瓷ELID磨削与超声ELID复合磨削试验,对比、分析两种磨削方式下磨削力的实际变化。研究表明,与ELID磨削相比,超声ELID复合磨削方式下,超声振动可减小实际磨削力,磨削力大小随磨削深度的增加而增加,表面质量也得到改善。     

基于响应曲面法的氮化硅陶瓷磨削工艺参数优化

为加强氮化硅陶瓷的应用,实现高效精密磨削加工,必须深入研究氮化硅陶瓷磨削表面质量的影响规律及其工艺参数优化。根据氮化硅陶瓷磨削试验,建立磨削力、表面粗糙度、等效加工时间和亚表面损伤深度等4个磨削加工结果的理论计算模型和二次回归响应曲面模型;利用模型的响应曲面图直观分析砂轮线速度、工件速度、磨削深度等磨削工艺参数对磨削加工结果的影响规律。以磨削加工结果综合最小为目标,进行磨削工艺参数的多目标参数优化,得出砂轮线速度为30 m/s、工件速度为40 mm/s、磨削深度为5μm的优化工艺参数组合。     

磨削加工中顺逆磨研究现状与发展

磨削加工是难加工材料最主要的加工方法.为探究磨削方式对磨削加工的影响规律,国内外学者开展了许多理论研究与工艺探索.综述了近年来国内外学者对顺逆磨磨削工艺的研究进展,以及磨削方式的改变对氧化锆陶瓷表面质量的影响规律,总结了顺逆磨工艺的磨削力、磨削温度、磨削表面特性对生产制造的利弊,最后展望了磨削加工技术未来的发展趋势和研究方向.     

磷酸ニ氢钾晶体精密磨削的试验研究

磷酸二氢钾(KDP)晶体具有质软、脆性高，各向异性等不利于材料加工的特点，被认为是最难加工的光学材料。本文采用普通刚玉砂轮和金刚石树脂砂轮对KDP进行磨削试验研究，初步揭示了不同磨削工艺参数对磨削力和表面形貌的影响规律；通过理论计算得到了KDP晶体(001)晶面临界磨削深度，进而探讨了超精密磨削KDP晶体获得较好表面形貌的途径。     

结构陶瓷材料加工技术的新进展

综述了近年国内外结构陶瓷材料加工技术的发展和最新研究成果,主要包括激光、电火花、等离子、超声波、微波等特种加工技术、复合加工技术,以及在传统磨削技术基础上发展起来的界面热化学反应加工、高速（超高速）磨削技术、在线电解修锐磨削技术等,旨在为促进我国的结构陶瓷材料优质、高效、低成本加工技术的发展提供借鉴作用。     

纳米陶瓷材料超声振动磨削加工表面质量研究

研究纳米陶瓷材料磨削加工磨削力、磨削温度及表面粗糙度等表面特征,获取高质量的加工表面,是该工程材料得以广泛应用的重要前提。对纳米ZrO2陶瓷材料平板施加二维超声振动进行磨削,超声振动产生的空化作用、泵吸作用以及涡流作用,能一定程度上改善材料的加工性能、提高加工表面质量,实现纳米陶瓷材料的精密高效加工。结果表明:二维超声振动磨削与普通磨削相比,实际磨削力、磨削温度相对较低且随切削深度增加增长速度较慢;选取不同的磨粒粒度对纳米陶瓷材料进行磨削加工,超声振动加工的表面粗糙度值与普通磨削表面的粗糙度值相比相对较小。     

工程陶瓷磨削加工性评价的有向图和矩阵法

提出一种工程陶瓷材料磨削加工性综合评价的新方法。应用有向图理论,以材料磨削加工性属性为顶点,以各属性之间的相互关系为边,建立陶瓷材料磨削加工性评价的有向图模型。根据有向图模型,建立磨削加工属性矩阵,并由矩阵的积和式函数计算出材料的磨削加工性指标,从而判断材料的磨削加工性。选择陶瓷材料的硬度、断裂韧性和弹性模量三个力学性能参数作为磨削加工属性,根据所提出的评价方法,对4种典型工程陶瓷材料的磨削加工性进行评价,并根据磨削加工性指标进行排序。通过磨削实验验证评价结果,有向图模型可以综合考虑多种属性及属性间的相互关系,可对陶瓷材料的磨削加工性做出正确、完整的评价。     

300M超高强度钢的切入式磨削加工性

为解决某型号飞机起落架中300M钢的外圆磨削工艺参数优化问题,对该材料的磨削工艺做了实验研究,通过建立磨削力、磨削温度、表面粗糙度与磨削用量之间的关系,给出了300M钢磨削加工工艺的最佳参数范围.结果表明:选用白刚玉砂轮磨削300M超高强度钢,磨削深度应尽量减小;当零件速度降低,磨削弧区温度减小,热源移动速率减低,促使零件磨削温度升高;当磨削量为300 mm3时,砂轮损耗严重,片状屑形分散且面积增大,占砂轮工作面近1/3且出现附着现象.     

工程陶瓷磨削损伤建模与数值模拟研究进展

针对工程陶瓷磨削损伤现象,探讨材料去除与损伤机理,综述国内外基于断裂力学和损伤力学的损伤建模技术在工程陶瓷磨削损伤领域的研究进展。对单颗磨粒建模和砂轮三维形貌建模方法进行总结讨论,在此基础上介绍数值模拟技术在工程陶瓷磨削损伤研究中的应用现状。指出基于细观损伤力学,实现针对力热耦合作用下工程陶瓷磨削损伤的数值模拟,最后就这一方向的深入研究工作做展望。     

超声振动辅助磨削技术的现状与新进展

如何实现硬脆性材料的高效率、高质量、高精度加工是现代精密制造领域的技术难题,为解决这一难题超声波振动磨削技术被引入到硬脆性材料的加工中。综述了超声振动磨削技术的现状,基于现有的一维振动磨削与二维振动磨削技术,着重分析了不同超声振动施加方式对磨削力、加工表面完整性、砂轮磨损等加工特性的影响。作为二维振动磨削技术的最新进展,对垂直型椭圆振动磨削技术的加工原理以及加工特性进行初步介绍。     

车体大型铝合金侧墙结构件加工技术

针对高铁列车侧墙结构件在加工中存在的问题,在现有数控设备的基础上开展铝合金关键件数控高速高 精度技术研究。根据高速列车车体铝合金关键件结构特点与工艺特性进行分析,从机床动力学特性分析与铣削动力 学特性软件分析技术以及列车侧墙结构件曲面数控加工过程中程序的优化技术2 方面解决加工效率和精度问题。结 果表明：该技术能显著提高关键零件的加工效率和质量,可在同行业产品加工中推广应用。     

工程陶瓷超精密镜面加工新方法的研究

介绍了一种工程陶瓷精密镜面加工的新方法，即高速研磨和抛光新技术。通过大量的实验研究，将散磨粒改为固结磨料研磨，从而提高了生产率，降低了加工成本，改善了表面质量。文中对中抛光的机理进行了探讨。     

不锈钢表面的电化学机械复合抛光

不锈钢板在生产和装饰材料中得到越来越多的应用,其表面粗糙度对产品质量有着重要影响。研究了不锈钢板的高效电化学机械抛光,介绍了一台由立式铣床改装的电化学机械复合抛光装置,讨论加工电压、磨轮压力与加工效率的关系以及加工电压对表面粗糙度的影响。研究结果表明,电化学机械复合加工可以得到更高的加工效率和更好的加工质量。     

AMESim与FLUENT联合仿真技术实现方法及工程应用

介绍AMESim与FLUENT平台的应用领域和优缺点,分析数值仿真的发展趋势和联合仿真对工程研究的意义,给出AMESim与FLUENT联合仿真运行模式、模型建立、二次开发、调试启动的方法和技术细节,并结合液体运载火箭研究具体工程问题进行实际应用,对比实验数据与仿真结果,验证联合仿真的有效性,为多学科优化设计提供可选方案.     

机械设计与分析工程数据管理技术

在机械工程设计过程中,需要涉及设计、分析、仿真、实验等多个环节,各个环节之间会有大量的数据与信息交换,采用数据库技术可以有效改善数据管理质量,减少数据冗余,提高数据共享.传统的数据模型难以完全满足工程数据描述和管理的需要,实际应用时采用多种数据模型以适应不同领域需求.文中建立了一个基于Web和面向对象数据库的机械CAD/CAE数据管理系统.     

炮钢铣削力正交试验与数值仿真

炮钢是一种重要的兵器材料,为提高炮钢的加工精度及表面质量,对切削条件与铣削力的影响规律进行研究。采用正交试验法探讨了各种因素对铣削力的影响规律,建立了铣削力仿真模型,得出了炮钢切削深度、切削速度及每齿进给量等3个切削参数的铣削力经验公式,在加工中心上利用9257B型三向测力仪测量切削力信号,并用数值计算的方法给出相同的铣削力分布数值。结果表明：该铣削力仿真模型准确,试验数据可信。该研究方法可为金属切削理论、材料的切削加工工艺性能和优化切削工艺性能等研究提供一定的参考。     

SiC/GFRP叠层复合装甲旋转超声孔加工轴向力与制孔质量研究

SiC/GFRP叠层复合装甲成型后具有高强度、高硬度、高韧性、高黏性等特点,孔加工极为困难,易出现叠层界面失效、陶瓷崩边、纤维撕裂等损伤。采用新型烧结/钎焊复合工艺薄壁金刚石套料钻,结合旋转超声振动辅助孔加工技术,建立了单颗磨粒的运动学模型,超声振动套孔加工时套料钻与工件周期性地接触分离,其断续切削特性有利于减小轴向力。对SiC/GFRP叠层复合装甲进行制孔试验,分析常规加工和超声辅助加工轴向力的变化规律和制孔质量。研究结果表明,相比于常规套磨加工,超声辅助套磨加工轴向力显著减小,降幅最大达31.8%;超声加工入孔叠层界面处粘结紧密,未出现陶瓷崩碎严重的现象;有效避免了常规加工出孔处不规则隆起和隆起高度较大的缺陷,隆起高度降幅最大达61.03%,显著改善了钻削出孔表面质量,降低了出孔损伤程度,为SiC/GFRP叠层复合装甲的高效低损伤连续孔加工提供了理论参考。     

气压砂轮双层结构弹性力学分析及加工特性

为了提升激光强化后高硬度模具自由曲面的光整效果,提出基于软固结磨粒和双层结构弹性体的气压砂轮加工方法。对气压砂轮双层结构弹性力学特性进行分析。在圆形均布载荷环境下,分别引入磨粒层弹性模量与橡胶层弹性模量的比值m及橡胶层厚度与载荷半径的比值n,建立了双层结构弹性体加工应力计算模型以及接触形变公式。通过有限元分析软件ANSYS建立了气压砂轮双层结构弹性力学模型,给出了气压砂轮的应力分布规律以及形变特征。在试验分析中,通过短纤维增补的方法增强内橡胶层,通过耐水黏结剂控制外磨粒层,微观分析证实了双层结构弹性力学的分析假设。搭建气压砂轮加工试验平台,验证了气压砂轮可在短时间内提升高硬度激光强化模具表面质量的加工效果。试验结果表明,面向凹面工件时,较低n值的气压砂轮有助于提升表面质量;面向凸面工件时,在获得相同表面质量的情况下,较高n值的气压砂轮有助于提升加工效率。