2024铝合金铣削加工表面残余应力仿真研究

为了研究不同的铣削参数对2024铝合金铣削过程中铣削加工表面残余应力的影响,采用有限元仿真与试验验证结合的方法,利用有限元建立2D铣削仿真模型,研究铣削过程中切削表面残余应力随切削参数的变化,并在相同的切削参数下进行铣削试验测量切削表面残余应力,采用正交试验和单因素试验对铣削参数进行优化。结果表明,有限元仿真的结果与试验的结果数据相近,验证了有限元模型的准确性,通过正交试验选出最优的铣削工艺参数为切削速度500m/min、每齿进给量0.05mm/z、铣削宽度10mm、铣削深度0.5mm;在切削2024铝合金时,在不影响生产的条件下,采用较低的切削速度,较低的进给量、铣削深度和铣削宽度,得到的表面残余应力值较小。     

表面织构对GCr15淬硬轴承钢切削过程影响分析

针对GCr15淬硬轴承钢切削过程中由于切削力大、切削温度高而导致的刀具磨损加剧问题,在工件表面预置织构,通过有限元仿真结合正交试验对切削过程进行模拟,并通过信噪比分析方法进行优化分析,利用极差分析、方差分析确定最优切削参数组合以及切削参数对于切削力以及温度的影响程度。切削仿真结果表明:切削速度120 m/min、进给量0.05 mm/r、切削深度0.1 mm为最优切削参数组合。在最优切削参数条件下,通过对表面织构GCr15轴承钢进行切削仿真模拟,得到切削力以及切削温度的仿真结果。将表面织构和无表面织构的切削仿真模拟结果进行对比,结果表明表面织构切削仿真的切削力及切削温度都得到有效降低,有利于减少刀具磨损,提高刀具寿命。     

铁液脱硫搅拌器的热-结构耦合分析与优化

针对某炼铁厂脱硫搅拌器服役寿命短和设计周期长等问题,从降低耐火材料最大应力值和提高寿命的角度出发,采用正交试验法进行结构优化。基于有限元软件对正交试验设计的方案进行热-结构耦合应力场分析,得到各组方案下搅拌器耐火材料的最大应力值,通过极差分析获得了最优的参数组合及各个参数不同水平对最大应力值的影响程度,顺序从大到小为:迎铁面偏移角、叶片过渡圆弧半径、背铁面偏移角、叶片直径、叶片端面倾角。结果表明,优化后的搅拌器耐火材料最大应力值由优化前的56.22 MPa减小为35.66 MPa。正交试验法能为提高搅拌器寿命和优化设计提供理论指导。     

棒料几何参数对其预制表面V型槽槽底应力集中系数的影响规律

针对研究新型低应力精密下料系统时,需要获得不同直径的带V型槽棒料几何参数对槽底应力集中水平的影响规律的问题,利用ANSYS软件,建立了系统棒料下料时的三维有限元模型。采用正交法设计了实验方案,通过有限元法的数值模拟实验,确定了使V型槽尖端应力集中系数最大的棒料几何参数的最佳取值条件,即槽外形夹角为90°,槽底圆角半径与棒料直径的比为0.005,槽深与棒料的直径比为0.15。实验研究表明,槽底圆角半径对应力集中系数的影响最大,棒料的直径与槽深对应力集中系数的影响较小,而槽外形夹角对槽底应力集中系数的影响程度最小。     

车削高温合金GH4169表面粗糙度及残余应力优化分析

为分析车削参数对已加工表面粗糙度、已加工表面形貌、残余应力的影响规律,针对高温合金GH4169设计正交车削试验,通过有限元仿真建立三维车削模型。结果表明：影响表面粗糙度的主次因素依次为进给量、切削速度、切削深度;影响残余应力的主次因素依次为进给量、切削深度、切削速度;确定在试验参数范围内最佳表面粗糙度和残余应力的参数组合分别为vc=55 m/min、f=0.1 mm/r、ap=0.3 mm和vc=60 m/min、f=0.2 mm/r、ap=0.25 mm。     

3D封装微尺度CSP焊点随机振动应力应变分析

基于ANSYS软件建立了3D芯片尺寸封装有限元模型,对模型中微尺度CSP焊点在随机振动载荷条件下进行有限元分析,获得了CSP焊点应力应变分布情况;分析了不同焊点材料、焊盘直径和焊点体积对应力应变的影响;并以焊点体积、焊点高度、焊盘直径为设计参数,以随机振动条件下CSP焊点应力值作为目标值,设计17组试验仿真计算,采用响应曲面法对17组应力值与微尺度CSP焊点形态参数间关系进行拟合,结合遗传算法对拟合函数进行优化.结果表明,随机振动环境下应力值最小的CSP焊点组合参数为焊点最大径向尺寸0.093 mm、焊点高度0.077 mm、焊盘半径0.068 mm,并对最优组合参数仿真验证,最优组合仿真结果优于17组试验仿真结果,实现了随机振动环境下微尺度CSP焊点的结构优化.     

PCD刀具断屑槽参数仿生群算法优化北大核心

为提高PCD刀具使用寿命和Ti6Al4V钛合金工件表面质量,改善断屑效果,建立直线圆弧形断屑槽PCD刀具车削仿真模型,通过响应面法研究断屑槽参数(前角α、棱带长度L、曲率半径R)对切削力、刀尖温度和工件表面残余应力的影响,建立切削性能随断屑槽参数变化的二次多项式回归模型,应用方差分析和显著性检验验证模型的准确性。根据线性加权法,构建以切削力、刀尖温度和残余应力为目标的多目标优化模型,通过仿生群算法进行断屑槽参数优化。实验结果表明,PCD刀具断屑槽最优参数为前角α=30°、棱带长度L=0.1 mm、曲率半径R=0.42 mm。优化断屑槽参数后的PCD刀具能够有效降低切削力、刀尖温度和工件表面残余应力,改善断屑性能,形成规则的螺卷屑或长紧卷屑。     

风电齿轮箱磨损故障建模与分析

为获得磨损故障状态下风电齿轮箱的传动特性,开展仿真实验研究。以MW级风电齿轮箱为研究对象,基于SolidWorks与ADAMS建立相应的虚拟样机,在合理设置仿真参数的基础上,进行健康和两种中间级行星轮磨损状态的动力学仿真。结果表明：通过监测风电齿轮箱高速级小齿轮的角加速度信号,可以判定中间级行星轮是否存在磨损故障;中间级行星轮磨损故障状态下,高速级小齿轮角加速度信号的故障频率幅值随着磨损程度的增大而增大,啮合频率的幅值随着磨损程度的增大而减小;高速级小齿轮角加速度信号的边带啮合频率幅值比可以作为中间级行星轮磨损故障的判别依据,通过该值可以监测磨损故障的变化趋势。     

基于有限元法的管廊模具侧模焊接参数优化

为减少管廊模具的焊接残余应力,利用有限元分析软件ANSYS分析焊接参数对模具侧模焊接残余应力的影响,并使用正交试验、有限元仿真和回归分析相结合的方法对焊接参数进行优化。首先在ANSYS中建立模具侧模的简化模型;然后设计正交试验方案并进行仿真试验,得到各参数下的等效焊接残余应力,通过MATLAB软件以焊接残余应力为衡量指标建立其与各焊接参数的回归关系模型;最后利用该模型对焊接参数进行优化。结果表明,焊接速度为4 mm/s,焊接电流为240 A,焊缝数量为7时,模具的残余应力最小,为管廊模具的设计提供了理论依据。     

基于虚拟正交试验的TA2弯头冷推制工艺参数优化设计

基于Deform-3D平台,以规格型号为Ф219 mm×5 mm的TA2管坯的冷推弯曲过程为研究对象,建立了有限元仿真模型。选取管坯与芯棒的间隙、管坯与模具的间隙、摩擦系数为影响因素,以成形弯头的壁厚均值和端部截面椭圆度为评价指标,完成基于有限元仿真的虚拟正交试验研究。得出各成形参数对弯头成形的影响规律,确定弯头成形的优化工艺参数组合为内外间隙值1.0 mm、摩擦系数值0.06。验证试验结果表明,模拟及正交试验优化结果准确有效,弯头成形质量符合要求。     

磁力研磨法光整内凹槽底面的工艺参数优化

为提高磁力研磨法光整异形波导管内凹槽底面的研磨效率和研磨效果,解决其难光整问题,采用正交试验法研究钢珠直径、加工间隙、磁极盘转速3个主要工艺参数对表面粗糙度降低率ΔRa的影响,并采用极差分析和方差分析法对工艺参数进行分析和优化。试验确定的最佳工艺参数组合是钢珠直径为1.0 mm,加工间隙为1 mm,磁极盘转速为800 r/min。采用最佳工艺参数对试样进行研磨抛光,加工30 min后试样表面的大量突起被去除,表面粗糙度值Ra从初始的11.059μm降至1.513μm,粗糙度降低率ΔRa达到最大值86.3%,试样的表面质量得到有效改善。     

微细超声辅助高速微槽铣削加工工艺研究

为了提高6061铝合金板微铣削槽加工质量,搭建一种轴向超声振动辅助高速微槽铣削实验装置。设计单因素实验探究主轴转速、超声功率、进给率三个因素对微槽顺铣侧毛刺长度和底面粗糙度的影响规律。制定正交实验寻求主轴转速、超声功率、进给率三个因素的共同作用对微槽底面粗糙度的影响效应,做显著性检验,寻找最优水平组合。实验结果表明:单因素实验中,相对高的主轴转速、适中的进给率、适中的超声功率铣削出的微槽顺铣侧毛刺较少、毛刺长度较短,相对低的转速、相对小的进给率、适中的超声功率铣削出的微槽底面粗糙度较小。正交实验中,主轴转速和超声功率值的变化对微槽底面粗糙度影响显著,通过正交分析与方差分析,最终确定出最优水平组合。     

电梯曳引钢丝绳检测仪及国内钢丝绳质量标准的改进建议

面对涉及民生的中国电梯的保有量的急剧增加,电梯监督检验和安装维保单位亟需应用科学方法检测并评价电梯曳引钢丝绳质量。分析了国内外现有电梯曳引钢丝绳检测产品的不足与成功,指出研究多回路电梯曳引钢丝绳高速探伤设备的重要性和基本方法。针对目前滞后的国家有关电梯钢丝绳检验、报废、风险评估标准,建议借鉴南非的钢丝绳质量评判标准,修订我国的钢丝绳质量评判标准。     

发动机减震器带轮内筒的铲旋成形模拟及试验

针对发动机减震器带轮内筒成形,提出一种新的旋压工艺——铲旋技术。利用DEFORM建立三维刚塑性力学模型,以旋轮转速、进给速度、圆角半径和直径为优化参数,成形载荷为优化目标,设计正交试验,对发动机减震器带轮内筒的铲旋成形进行有限元模拟,并提取成形载荷曲线进行分析。在CDC-S400旋压机上进行试验,并对数值模拟结果加以验证。研究结果表明,旋轮进给速度对成形载荷影响最大,直径影响最小;工艺参数优化后,最大成形载荷明显下降。     

钢管全浮动芯棒连轧过程的三维有限元分析

借助于有限元分析软件MSC.SuperForm对钢管8机架全浮动芯棒连轧过程进行模拟,分析了连轧过程轧件的应力应变分布特点.分析表明,各机架沿孔型宽度方向的压下不均匀导致了轧件在孔型宽度方向(尤其在孔顶和辊缝处)变形的严重不均匀,轧件断面特定点(孔型开口和孔顶)在轴向上应力具有拉-压-拉属性,且规律性很强.此外,研究了芯棒摩擦对连轧过程力能参数、轧制壁厚精度的影响:随芯棒摩擦系数的增大,各机架出口轧件断面横向壁厚不均度增加,同时轧制力、芯棒轴向力明显地增大.因此在实际生产中要尽力改善芯棒的润滑效果,减小其不利影响.     

电火花线切割加工表面微织构技术研究

表面微织构加工是一个相当复杂的过程,涉及微织构的尺寸、质量及形貌等问题。为解决制备微织构存在的问题,利用数控电火花线切割加工技术,在45钢表面加工微槽织构,研究线切割制备微织构的尺寸、形貌。试验分别采用钼丝、铜丝作为电极丝,设计脉宽、脉停、电流等线切割正交试验,切割宽度小于400μm的微槽织构,分析不同线切割参数、电极丝材料对微槽尺寸精度和微槽切口处光整度的影响。通过采集、测量试验所得工件表面微槽织构,发现线切割参数对微槽尺寸精度和切口处光整度有较大的影响;在较小线切割参数下,钼丝切割的微槽尺寸大于铜丝,在较大的线切割参数下,铜丝切割的微槽尺寸大于钼丝;对比微槽切口处光整度,发现钼丝切割的微槽整体质量优于铜丝。试验列出不同线切割参数切割的微槽尺寸,为电火花线切割加工微织构提供了试验数据。     

表面织构对模具钢激光熔覆层性能的影响分析

目的 减少激光熔覆过程中产生较大的应力和裂纹的现象,提高激光熔覆后模具钢的抗疲劳性能,延长其使用寿命.方法 选取激光功率(800、1000、1200 W)、扫描速度(5、10、20 mm/s)、光斑半径(0.5、0.75、1 mm)作为激光熔覆模拟因素,以残余应力为主要试验指标,进行三因素三水平正交模拟试验,并对试验结果进行信噪比及极差分析,确定最优熔覆参数.在最优熔覆参数下,进行预置织构及无织构的激光熔覆模拟,对比分析两次模拟的熔覆层温度及残余应力分布.在最优参数下进行熔覆加工,验证有效性.结果 正交模拟试验得出最优熔覆参数为:激光功率800 W,扫描速度20 mm/s,光斑半径1 mm.得到最小残余应力平均值为360 MPa.此外,激光功率对残余应力的影响最为显著,其次是光斑半径,对残余应力影响最小的是扫描速度.在最优熔覆参数下,对预制织构的模型进行激光熔覆模拟,得出残余应力平均值为149 MPa.相比较于无织构熔覆模拟,预置织构熔覆模拟的平均应力值降低了大约58.56％.对无织构和有织构模具钢表面进行激光熔覆加工,测量残余应力,验证了该方法的有效性.结论 通过在基体预置表面织构的方法,在保证熔覆温度的前提下,降低了残余应力,最终能达到降低残余应力、减少裂纹产生的目的.     

超声滚挤压轴承套圈的表层性能预测模型建立及工艺参数优化

采用超声滚挤压技术对轴承套圈进行表面强化,为了提高其表层性能,实现对工艺参数的优化控制,以轴承套圈材料42CrMo钢为研究对象,通过超声滚挤压正交试验,建立了轴承套圈表层性能与加工参数(主轴转速、进给速度、振幅和静压力)之间的径向基(RBF)神经网络预测模型,并采用方差分析法和田口算法分析了工艺参数对表层性能(表面粗糙度、残余应力和硬度)影响的显著性,获取了表层性能的3组最优工艺参数组合,并利用试验和预测模型对最优参数组合进行了验证。结果表明:最优参数组合比正交试验结果中的最大残余压应力和硬度分别增加了0.59%和4.09%,比正交试验结果中的最小表面粗糙度减小了12.9%。