蜂窝复合材料超声切割力建模及工艺参数选择研究

针对Nomex蜂窝复合材料超声切割加工因缺乏系统化的理论指导以及工艺参数选择的盲目性而导致导致工件加工质量差的问题,对蜂窝复合材料直刃刀超声切割力以及工艺参数的选择进行了研究,基于刀具运动学特性分析建立了超声切割力与工艺参数的关系理论模型。基于该模型,研究了施加超声波振动能量后引起切割力变化情况,基于该模型,通过运用Matlab软件仿真分析,研究了工艺参数对超声切割力的影响规律。研究结果表明,与普通加工相比,采用超声复合切割蜂窝复合材料可以有效地降低切割力。刀尖角、刀刃面夹角对切割力的影响较为显著,其次是前倾角,刀具摆角对切割力的影响最小,该结果为工艺合理选择及进一步优化奠定了较好的理论基础。     

铝蜂窝地板力学性能试验研究

本文报道了对磁悬浮车铝蜂窝地板抗压强度、抗弯强度、抗压刚度、抗弯刚度、拉伸剥离强度、夹层剪切强度、落球撞击试验研究的结果，并对试验结果进行分析讨论。     

基于断裂力学的Nomex蜂窝复合材料超声切割机理研究

Nomex蜂窝复合材料的超声切割技术克服了传统高速铣削中存在的工件固持困难、加工粉尘大等问题。基于断裂力学研究Nomex蜂窝复合材料的超声切割机理,为超声切割工艺参数优化以及超声波声学主轴的优化设计提供理论依据。根据直刃刀超声切割Nomex蜂窝复合材料加工工艺,建立直刃刀的运动学方程,分析得到超声切割断续加工过程中直刃刀与材料相互作用时间关系;应用断裂力学理论,引入动态应力强度因子建立蜂窝复合材料的断裂韧性模型,研究超声切割作用下蜂窝复合材料的微观断裂过程,根据直刃刀位移和裂纹扩展的关系模型,分析切削力的影响因素,并进行仿真研究。研制了超声切割工艺试验台,对蜂窝复合材料进行了有超声和无超声切割加工的对比试验,试验结果显示超声切割显著地减小了切削力,也证实了冲击产生的微裂纹扩展是蜂窝复合材料在直刃刀超声切割作用下,切割力减小的主要原因。理论分析和试验研究表明基于断裂力学的Nomex蜂窝复合材料超声切割机理研究具有有效性和合理性。     

Nomex蜂窝芯直刃尖刀超声切割表面微观形貌特征

Nomex蜂窝芯是典型的难加工材料,具有高比强度,比刚度及各向异性的特点。超声辅助切割是蜂窝芯复合材料的一种高效加工方法,可以得到比高速铣削更好的加工质量。但是在超声切割加工过程中依然会存在不同程度的纤维拔出,酚醛清漆层剥落等加工缺陷特征。为了研究其微观形貌特征,采用纵切,斜切,横切三种方式切割蜂窝芯,并对蜂窝芯的加工形貌进行观测。根据微观形貌在蜂窝芯壁上的位置,分别归纳为酚醛清漆层、热压芳纶纸层和蜂窝壁的形貌。研究超声刀具加工参数对材料破损形貌特征的影响。结果表明在10 μm到30 μm范围内提高超声刀具振幅,在500 mm/min到3 500 mm/min范围内降低进给时会降低蜂窝芯加工过程中的酚醛清漆层剥落的几率。     

直刃尖刀超声辅助切割Nomex蜂窝芯切削力分析

以直刃尖刀超声辅助切割Nomex蜂窝芯的简化模型为基础,建立基于脆性断裂力学理论的超声辅助切削动态力模型,并分情况讨论了刀具与材料间的相对运动关系。分析指出在不同振幅条件下,材料的切割破坏存在断续和连续两种形式,进而推导了切割过程中的切削力的理论公式。其中超声振幅、刀具前倾角、进给速度和超声频率等参数对材料切削力大小均有影响。在理论分析的基础上,开展了超声辅助切割Nomex蜂窝芯复合材料实验。试验结果表明,进给方向的超声振幅和刀具前倾角对切削力的影响较大：当进给方向的超声振幅从0到15 μm变化、刀具前倾角从15°到45°变化时,切削力均可降低70%~80%;进给速度和超声频率对于切削力影响较小：当进给速度从500到6000 mm/min变化12倍时,切削力仅变为1.5倍;超声频率35 kHz与15 kHz相比,切削力降低10%~30%。试验结果与理论分析结论一致。     

蜂窝复合材料超声辅助切割工具设计

在蜂窝复合材料超声辅助切割系统设计中,针对大变幅系数超声变幅杆的设计及其与加工工具配合的问题,基于“代替法”,结合有限元评估技术,建立了超声变幅杆和加工刀具的连接结构设计方法。首先,基于超声辅助加工原理,设计了具有大变幅能力的阶梯-悬链型复合变幅杆。然后,基于“代替法”,研究变幅杆长度减小对变幅杆声学性能的影响规律。进而,基于有限元仿真技术,研究装配后声学系统的声学性能。最后,采用设计的超声辅助切割系统对蜂窝材料进行切割加工实验研究,发现切割面无毛刺,加工过程无粉尘产生,从而验证了设计的超声辅助切割声学系统的有效性。     

Nomex蜂窝芯超声加工工艺及编程技术研究

针对Nomex蜂窝芯复合材料特殊的结构及力学性能,从超声系统组成与加工原理出发,介绍了数控超声切割技术,分析了其独特的加工优势,重点对Nomex蜂窝芯蜂窝复合材料超声切割加工工艺展开研究,为Nomex蜂窝复合材料件加工工艺规划提供了参考,研究了超声切割Nomex蜂窝芯结构件数控编程技术的关键问题,通过对采用所制定的超声切割加工工艺对实际生产加工的现场数据进行收集分析,得出结论:与常规的数控机床加工Nomex蜂窝复合材料蜂窝芯相比,加工效率提升32%,产品合格率提升12%,基本无粉尘污染。     

焊接铝蜂窝板焊接技术的研究

文章介绍了焊接铝蜂窝板的结构特征及其工艺特点,并进行焊接铝蜂窝板熔化焊的工艺试验。结果表明：随炉样块中的焊接铝蜂窝板面板的平均拉强度达到了182MPa,比焊接铝蜂窝板面板原材料的平均抗拉强度高出了50MPa。经熔化焊后的焊接铝蜂窝板面板焊接接头的平均抗拉强度为136MPa,达到了焊接铝蜂窝板面板强度的74%以上。经熔化焊后的铝蜂窝板的平压强度和平拉强度均有不同程度的减小,弯曲强度基本没有变化。     

铝蜂窝夹芯板胶接工艺研究

铝蜂窝夹芯板由于其强度好,重量轻,正广泛用于许多制件上。对铝蜂窝夹芯板成型用胶粘剂及胶接工艺进行了研究,通过胶粘剂筛选、表面处理方法及固化工艺研究,确定了夹芯板胶接工艺。     

蜂窝铝夹芯板准静态局压试验研究

通过准静态试验测试了蜂窝铝夹芯板的局压力学性能,分析了其破坏过程、破坏形态和典型荷载-位移曲线,研究了面层厚度、孔棱大小、压头类型、边界条件等因素对其极限荷载和吸能能力的影响。结果表明,蜂窝铝夹芯板局压荷载-位移曲线表现两种典型类型,呈现出弹性阶段、局部损伤阶段、强化阶段、整体损伤阶段、压缩致密阶段、底部破坏阶段等六个主要阶段。面层厚度和孔棱大小对夹芯板局压承载力和吸能能力有一定影响,压头类型对局压承载力和刚度有较大影响,但对吸能能力影响不大,边界条件和试件厚度对夹芯板强度和吸能能力影响不大。     

硬质合金立铣刀高速铣削铝合金切削力实验研究

采用试验分析和经验建模相结合的方法对硬质合金立铣刀高速切削铝合金时的切削力及其变化规律进行了研究,重点分析了切削用量对切削力的影响规律。同时通过建立切削力在不同主轴转速下的时频信号间的联系,进一步揭示切削力对切削机理、表面质量和切削效率等的作用规律。建立了基于现场的7075铝合金切削力经验模型,试验结果表明,利用该经验模型对切削力进行预测,结果精确可靠。     

高速铣削铸铝的切削力实验研究

通过切削实验,研究了用三齿立铣刀高速铣削ZL101铸铝时切削力的变化规律。实验结果表明,随着切削速度的提高,X、Y方向的切削分力变化不大,Z方向的切削分力随之增大;随着每齿进给量的增加,切削力有增大的趋势。     

超声波处理乳化液在金属切削中的试验研究

为了研究超声波处理对乳化液冷却润滑性能的影响,设计了用于切削试验的乳化液超声波处理系统,并在干切、未采用超声波处理乳化液和采用超声波处理乳化液三种条件下,采用YT15刀具车削45钢进行了对比试验。结果表明：使用超声波处理乳化液时,切削力可比干切和未采用超声波处理乳化液时分别减小10%~15%和5%~10%;变形系数也减小了,切屑形貌得到改善。通过测量液体粒度可知,超声波处理使乳化液的分子团粒径减小,乳化液进入切削区毛细管的可能性增大,说明超声波处理能够提高乳化液的冷却润滑作用效果,也可理解为间接地减少了乳化液的用量,有利于节能减排。     

基于正交切削的铝合金切削力理论计算方法

基于传统正交切削力学模型,采用Johnson-Cook材料本构和失效模型,建立同时考虑前刀面和后刀面双摩擦因素的切削力理论计算模型。采用双摩擦切削力模型模拟7050航空铝合金切削力的计算,获得了与试验结果非常吻合的切削力理论计算值。用本文模型计算了不同Johnson-Cook材料本构参数下的切削力,获得了与文献仿真值非常一致的结果。双摩擦切削力模型引入的后刀面摩擦分量,在航空铝合金切削仿真中,占主切削力的比重较少(约占12.5%),但不可忽略。     

超声辅助切割橡胶试验研究

针对超声切割橡胶过程中切割表面质量的影响因素进行了试验研究,研究结果表明,进给速度和裁刀的几何角度是影响橡胶切割表面质量的主要因素,最佳进给速度是14.5mm/s;切割温度决定了切割质量,最佳切割温度为60℃-65℃;优化切割参数可以改善表面质量,总结了超声辅助切割橡胶的基本规律,研究结论对轮胎制造工艺的割胶操作工艺具...     

超声振动钻削SiC颗粒增强铝基复合材料时的切削力研究

采用超声振动钻削的方法对金属基复合材料进行孔加工。在自行研制的超声钻削设备的基础上使用不同材质的硬质合金麻花钻,对不同含量的SiC颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)进行了普通钻削与超声振动钻削的对比试验,并分析比较了加工中切削力的变化规律。试验表明,超声振动钻削可以降低切削力,在一定程度上改善钻削机理。     

高硅铝合金切削性能的试验研究

由于Al-Si合金比重小、强度高、导热性好和便于回收利用等优点,广泛应用于飞机、汽车和电子科技等行业产品中。因其切削加工过程中易发生刀屑粘结、刀具磨损严重和划伤已加工表面等问题,难以获得良好的表面质量和较高的加工精度。为研究高硅铝合金的切削性能,本文以切削力和切削温度为研究对象,采用正交试验法试验,分析切削速度、进给量、铣削宽度和背吃刀量对铣削力和温度的影响。通过本研究,期望改善生产中刀具磨损严重和加工表面质量差的状况。     

自滚切刀具切削力试验研究

简介了自滚切刀具的基本概念,分析了切削过程中的切削力,对自滚切端铣刀的切削力进行了试验研究,得出了切削力与刀具刃倾角、刀片直径及切削速度之间的关系。试验结果表明,刃倾角对自滚切刀具的合理使用最为重要,各切削分力随刃倾角不同的变化规律源于刀刃工作前后角的变化;较小的刀片直径有利于减小切削力,使切削过程更加平稳;自滚切刀具特别适合于高速切削,较普通刀具切削速度可提高50%以上。     

超声振动铣削加工参数对切削力的影响

为了改善传统铣削钛合金的加工条件,研究了进给方向超声振动辅助铣削对切削力的影响。定值计算了不同振动频率、振幅、铣削速度时的净切削时间比,建立了对工件施加超声振动的铣削加工三维有限元模型,根据仿真结果讨论了加工参数对进给方向切削力瞬时值的影响,并结合净切削时间比分析了加工参数对三个方向切削力平均值的影响。研究表明:施加超声振动后切削力明显减小;振动频率小于40kHz和振幅小于30μm时切削力平均值同净切削时间比变化趋势一致,当频率或振幅超过上述值时,刀具、工件间的摩擦力对切削力平均值的影响显著。     

T/ R 组件封装用铝硅合金高速铣削试验研究

为解决T/ R 组件封装用铝硅合金材料普通铣削加工过程中效率较低、加工成本较高的问题,文中采用三刃硬质合金端面铣刀对某T/ R 组件封装用铝硅合金CE11 进行了高速铣削试验,探索了其在高速铣削过程中,切削量、主轴转速、背吃刀量等对切削力、切削温度的影响,分析了常用切削参数下切削力及切削温度的变化趋势及原因。通过试验得到了CE11 较为合理的高速铣削参数,对提高切削效率及加工质量有一定的指导意义。