管电极电解加工工艺过程稳定性研究

为提高管电极电解加工的稳定性,对管电极电解加工的极间流场进行建模仿真,分析底面流场分布与加工稳定性的关系。仿真所得到的底面压强分布变化规律表明,侧面间隙、底面间隙以及电解液流速均对底面流场分布有重大影响,从而影响管电极电解加工的过程稳定性。结合仿真分析,通过对影响加工稳定性的主要工艺参数,如绝缘层的涂覆厚度、工具进给速度、电解液供液压力进行优化,减少深小孔加工中火花、短路等现象的发生。采用优化的参数,利用群电极成功加工出深宽比为2的7×7小孔阵列,加工过程稳定,孔径均匀。     

分散剂在TC4上进行电火花小孔加工的性能

针对在TC4上进行电火花小孔加工时工件材料去除速度低、相对电极损耗大的问题,为使加工高效低耗,尝试将一定浓度的分散剂聚丙烯酸钠（PAAS）作为电火花小孔工作液,从加工碎屑状态、工作液表面张力等方面进行研究,并应用FLUENT软件对间隙工作液流速进行模拟,分析流场对碎屑的影响。在此基础上进行加工和稳定性实验,得到在TC4上进行电火花小孔加工的最佳工作液配比,改进后材料去除速度最大提高97.56%,加工深径比最大提高了56.94%,研究结果为电火花加工配制合适的工作液提供了参考。     

螺旋电极电火花小孔加工排屑仿真和试验

在电火花小孔加工中,排屑困难一直是困扰加工速度的一个重要问题。通过对工具电极改进,用螺旋电极进行电火花小孔加工,使其改变加工过程中间隙流场的流动状态以及电蚀产物的受力,达到增强小孔加工过程中的排屑能力,进而提高加工速度的目的。利用Gambit软件建立仿真模型,应用Fluent对小孔加工过程中排屑进行仿真,对其压力场和速度场进行分析,研究其加工机理。在D703F高速电火花小孔加工机床上进行了试验研究,结果表明螺旋电极电火花小孔加工速度最大提高了20%。     

水润滑橡胶合金轴承流固耦合分析

建立水润滑橡胶合金轴承3D流固耦合模型,应用流体计算分析软件对轴承运行过程中的内部流场进行分析。分析结果表明,转速和偏心率是影响水膜压力分布、水膜流速分布和承载能力的重要因素,采用较大的转速有助于流体动压形成,增大偏心率将会增大轴承系统中水的动压,从而增大水膜压力和承载能力。橡胶层的变形和应力分析表明,橡胶层主要承载面的变形量和应力随着转速和偏心率的增加而变大,在橡胶衬层与轴套黏接面处有最大应力,设计中应该充分考虑橡胶衬层的物理性能及其与铜套黏接面的力学性能。     

高转速螺旋电极微细电解钻削加工仿真及试验研究

航空发动机镍基合金叶片上的深小孔加工一直是航空制造业中难以解决的问题。介绍了一种用于深小孔加工的微细电解高效钻孔工艺。为了研究微细电解钻削加工过程中高转速螺旋微电极对深小孔加工精度和加工效率的影响规律,对加工间隙流场进行了仿真研究。仿真结果表明,一定转速下在电极表面所形成的绝缘气膜,可以极大减小甚至消除孔壁的二次电解作用,大幅提高加工精度;同时,加工区外的新鲜电解液因负压作用被强行压入加工间隙内,强化传质作用明显,可显著提高加工效率。最后,试验验证了以上仿真结论的正确性,表明微细电解高效钻削加工工艺在深小孔加工方面有着巨大的发展潜力和广泛的应用前景。     

小孔节流深浅腔动静压气体轴承承载特性分析

以小孔节流深浅腔动静压气体轴承为研究对象,采用Fluent软件对轴承的承载特性进行分析,研究偏心率、供气压力、主轴转速、气膜厚度、浅腔深度比等因素对轴承承载力和刚度的影响。结果表明:小孔节流深浅腔动静压气体轴承浅腔区的平均压力大于深腔区的平均压力,压力最大区域出现在浅腔末端靠近轴承端面处;随着供气压力的增加,承载力逐渐增大,但供气压力不应超过0.95 MPa;当主轴转速在3×10⁵ r/min以内时,承载力和刚度随着转速的增加呈线性增长规律,当主轴转速超过3×10⁵ r/min继续增加时,承载力和刚度的增长趋势明显放缓;承载力与刚度随着浅腔深度比的增加先增大后减小,当浅腔深度是气膜厚度的1～1.5倍时,承载力与刚度接近最大值。     

超声射流系统设计及仿真分析

为了改善超快激光的加工效果,设计了超声气体射流系统。通过超声与射流的耦合可实现声能与射流压力能叠加,增强射流的脉动性,形成脉动射流。以氮气为传递介质,利用FLUENT软件研究了在稳态条件下不同喷头结构的流场分布并对喷头结构进行优化;在瞬态湍流状态下,运用动网格技术将超声与射流场耦合,仿真分析了超声振动参数对流场分布的影响以及各参数间相互作用规律。仿真结果表明：在超声频率20 kHz、幅值为20 μm、进口流速2 mm/s条件下,流场最大流速从4.01 mm/s增至21.19 mm/s,随入口流速增加出口流速增幅逐渐下降,在高速射流入口条件下,出口最大流速也增加近两倍左右。在超声作用下射流脉动性显著增强,但射流流束的集中性会减弱,超声振幅的改变只能对射流场结构产生改变,对射流最大流速几乎无影响,超声频率的增加可提高流场最大流速及其脉动性。     

PAAS在电火花小孔加工中的作用机理和实验分析

从宏观和微观两个方面,深入分析了以分散剂聚丙烯酸钠(PAAS)水溶液作为电火花小孔加工工作液时,对加工碎屑颗粒、工作液电导率和体系总能量产生的影响,达到利于排屑目的,从而提高电火花小孔加工材料去除率、增加最大深径比、降低相对电极损耗。在理论分析基础上进行实验并对实验数据进行分析,结果表明与原有自来水工作液相比,使用新的工作液可使电火花小孔加工的材料去除率和最大深径大幅度提高、相对电极损耗明显降低。对于不同的加工要求应对应选用最佳的工作液配比,对分散剂PAAS在电火花小孔加工的应用有一定的参考。     

电解加工小孔方案优化及实验研究

小孔法是工程中残余应力测量最常用的方法,传统机械加工小孔会引入塑性变形与附加应力,影响测量结果的准确性.采用无应力产生的电解加工方法进行小孔加工在残余应力测试方面具有显著优势.利用不受加工结构限制的3D打印技术制造中空循环电极,搭建动液电解加工小孔装置;利用Fluent软件进行流场仿真,以电解加工表面电解液流速大小和流场均匀性为评价标准,优化中空循环电极内部流道结构;根据流场与电场仿真结果表明中空循环电极环形隔板壁角β对电解加工精度有较大影响.以纯铁(DT4E)为实验材料,进行不同壁角β下电解加工小孔实验,壁角β为60°时小孔孔形最佳.     

短电弧铣削加工极间工作介质流场研究

在短电弧放电铣削加工时,利用Fluent有限元流体仿真软件对工作介质内冲方式下极间流场进行仿真模拟,分析了工作介质压力、电极转速分别对短电弧铣削加工极间压力场、速度场分布规律的影响,并通过实验得到验证。结果表明:极间流场内的压力梯度、速度梯度随工作介质压力的增大而增大,加速了蚀除产物从加工间隙的排出,有效地提高了加工表面质量;电极转速的相对变化对极间流场内的压力场和速度场影响较小,对工件表面质量没有明显的改善。     

用高转速微电极电解钻削深小孔

针对难切削材料的深小孔加工,提出一种有效排屑、迅速补充电解液的新工艺——高转速微螺旋电极电解钻削加工工艺,并对该工艺进行了机理分析与试验研究。研究了电极转速、电压、脉冲频率、进给速度等工艺参数对深小孔电解钻削加工精度和稳定性的影响,提出合理匹配上述参数可在较高加工效率下获得高的加工精度和加工稳定性。基于硬质合金微螺旋电极用自行研制的高精度微细电解系统成功地在高温镍基合金GH4169上加工出了一组孔径小于0.5mm、深径比大于10、形貌较好,锥度较小,侧壁陡直,进出口边缘锐利的深小孔。试验结果表明,高速电解钻削加工工艺在深小孔加工方面很有潜力。     

重型静压轴承流场与压力场仿真分析

采用FLUENT软件对重型恒流静压轴承油膜的三维压力分布及流场分布进行了数值分析,重点分析进出口区域的流速,并研究了出口压力与流速变化趋势.分析结果表明,流场进口附近流速变化剧烈,但是整体流动呈现很强的规律性.油膜整体压力场成均匀对称分布,不受出口位置影响.为进一步研究重型静压轴承的性能与设计提供理论依据.     

旋转超声电解复合加工微小深孔的稳定性研究

为提高管电极旋转超声电解复合加工微小深孔的稳定性,基于ANSYS CFX,建立了气液两相流气穴模型,分析了阴极高频振动条件下不同端面间隙的流场、电场分布,仿真结果表明,大间隙有利于气泡和电解产物的排出,有利于提高加工的稳定性,但不利于孔中心的小凸台的去除。通过辅助阴极能有效减小孔中心小凸台,提高加工的稳定性。     

电火花深小孔加工有限元仿真——稳态流场下单脉冲放电瞬态温度场分析

现有仿真均针对静流场或不考虑流场,不能较好地符合Φ0.3~Φ3 mm深小孔和6 MPa内冲液冷却实际加工状况。为反映实际加工Inconel718过程中稳态流场下单脉冲瞬态温度场,采用ANSYS Flotran CFD模块,对镍基高温合金Inconel718深小孔电火花加工单脉冲温度场进行仿真。首先进行稳态流场分析,并以稳态流场为基础,加载热生成载荷,分析其瞬态温度场。仿真得出,稳定流场下,加工部位温度场并非完全对称,而是随工作介质流动方向出现一定"偏吹";同时在单脉冲下,工件局部会受热熔化但紫铜电极不会出现损耗,工具电极损耗原因为连续加工中散热不及时而导致的。     

涡轮叶片电解加工的流场仿真分析

涡轮叶片是航空发动机中的重要零件,主要加工方式是电解加工。基于电解加工流场理论,建立涡轮叶片的三维模型和电解加工的流场模型。应用COMSOL Multiphysics软件对涡轮叶片电解加工进行流场仿真分析,研究流场的分布及特性,分析不同加工间隙和不同电解液压力对流场的影响。通过分析,得出涡轮叶片电解加工时加工间隙、电解液压力与流场流速之间的关系。     

小孔电加工过程同步观察装置的设计

针对小孔电加工过程中无法实时观察加工间隙内加工状态的问题,提出了一种小孔电加工过程同步观察方法,并设计了小孔电加工过程同步观察装置。利用该装置可以实时、准确地观察小孔电加工过程中,加工间隙内流体流动、加工产物运动状态及气泡生成过程等与加工过程密切相关的加工现象。     

深小孔加工装置

深小孔加工装置一种深小孔高速电火花加工装置，最近由南京航空航天大学研制成功，从而解决了对难加工材料进行深小孔加工的技术难题。这种装置是一种通用电加工机床附件，在机床、电源不变的情况下，装上该附件，便可进行深小孔高速电火花加工，实现一机多能。可加工淬火...     

滚珠丝杠副空心螺母热特性及其内部流场分析

针对机床高速运转过程中滚珠丝杠副螺母发热严重的问题,提出了将螺母加工成空心并通入冷却介质来抑制螺母温升的方法,把这种螺母称为空心螺母。以主轴油作为冷却介质,运用CFX软件,分析了通入主轴油流速不同情况下空心螺母腔体内流场及温度场的变化规律;分析了滚珠丝杠转速和轴向载荷对螺母温升的影响。通过以上分析,揭示了空心螺母腔体内流场随着冷却介质流速的变化规律和温度场的分布情况,以及滚珠丝杠的轴向载荷和转速对空心螺母温升的影响。空心螺母的提出对机床的发展具有深远意义。     

基于六维力的电解加工间隙检测的数值分析

为了实现实时检测电解加工间隙，把流体作用在阴极上的六维力作为研究参数，建立间隙流场中流体运动的计算模型，用流场计算软件FLUENT进行数值计算，分析作用在阴极面上的压力矢量分布，在阴极中心坐标系上把各分布的压力矢量进行合并，得到三力和三力矩的六维力；调整进口流速、出口背压等流场参数，用最小二乘法多变元线性拟合建立六维力与加工间隙的关系方程式。     

共轨管磨粒流加工大涡数值模拟

以磨粒流加工共轨管为研究对象,以大涡模拟的方法对磨粒流加工共轨管进行数值分析。通过对磨粒流加工共轨管过程中磨粒流的流动形态进行数值模拟,可获得在不同温度和进出口压力条件下共轨管各个支路的静态压强、动态压强和速度分布。以此来分析温度以及进出口压力对磨粒流加工效果的影响,为磨粒流加工工艺的研究提供更加准确的依据。