刀具磨损的机器视觉监测研究

为提高铣削加工时的刀具利用率、降低刀具成本,提出采用机器视觉技术在机监测铣刀磨损状态,及时更换刀具。建立刀具磨损监测系统,由电荷耦合器件(Charge coupled device,CCD)相机获取刀具磨损图像,通过图像预处理、阈值分割、基于Canny算子和亚像素的边缘检测方法建立刀具磨损边界,提取刀具磨损量。开展GH4169镍基高温合金铣削实验,将监测系统检测的磨损量与超景深显微镜的测量结果进行比对,结果表明:该系统具有较高的检测精度,可实现铣削加工时刀具磨损状态的在机监测。     

离子液体改性MWCNTs、MoS2及其复合纳米流体的摩擦学性能

采用1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EMIm]BF₄)离子液体分散多壁碳纳米管(MWCNTs)、二硫化钼(MoS₂)于去离子水以得到具有优异摩擦学特性的纳米流体.通过拉曼光谱仪、纳米粒度电位仪、接触角测量仪表征其分散与润湿性,通过导热系数仪和流变仪测试其热物性,并通过材料表面性能综合测试仪进行摩擦实验.结果表明:经[EMIm]BF₄改性而制备的纳米流体Zeta电位大幅提高,纳米颗粒在空间位阻作用下有效分散于水基液,故保持润湿性的同时增强了导热能力,其对高温合金的润湿接触角最小为59.33°,室温(25℃)平均黏度最低为1.49 mPa·s,且导热系数最大为1.02 W·(m·K)^-1.纳米流体中层状、管状几何结构的MoS₂、MWCNTs纳米颗粒极大强化了基液的减摩抗磨性能,平均摩擦系数降至0.083,磨痕体积磨损率相比传统水基冷却液减小了72.33%.     

预应力切削钛合金的有限元分析

为揭示预应力切削对钛合金Ti6Al4V加工表面残余应力的调整机理,探讨切削时锯齿形切屑的形成过程,基于预应力切削原理建立了钛合金的预应力切削有限元模型,模拟了0、280 MPa和560 MPa这3种预应力下的锯齿形切屑形成过程以及已加工表面的残余应力分布。结果表明:采用预应力切削方法可以调整钛合金已加工表面的残余应力状态;预应力对锯齿形切屑的形成过程和切屑特征无明显影响;在材料弹性极限内施加越大的预应力,表面层残余压应力效果越显著,次表层最大残余压应力值越高,残余压应力层分布也越深。     

磨粒排布对加压内冷却砂轮磨削性能的影响

考虑磨粒排布方式对砂轮磨削效率和性能有重要影响,设计制备磨粒无序和有序排布的加压内冷却砂轮,利用砂轮表面形貌检测和图像识别技术,建立砂轮磨削GH4169高温合金的三维有限元模型。采用不同磨粒排布的砂轮开展磨削GH4169高温合金的实验研究,对比分析磨削力、磨削温度、加工表面粗糙度以及表面微观形貌,研究磨粒无序和有序两种排布方式对砂轮磨削性能的影响。结果表明:对于加压内冷却砂轮而言,相对磨粒无序排布,磨粒有序排布方式能获得更优良的加工表面质量,磨削力、磨削温度和表面粗糙度均降低,且工件表面形貌更加规则完整。     

箔片式动压空气轴承试验研究

箔片式动压空气轴承是一种以箔片为弹性支承的自作用式动压气体轴承,因其优越的动力学性能广泛应用于高速透平机械、高精密机床以及航空、航天、国防等高端装备领域.箔片式动压空气轴承采用空气为润滑介质,根据动压润滑原理,轴颈与轴承间需要达到一定的相对速度,所形成的动压气膜才能克服转子径向力,使轴颈与轴承脱离机械接触,即转速要达到...     

定向内冷方法在高温合金铣削加工中的应用

针对浇注冷却铣削镍基高温合金时因供液不充分产生的过热问题,采用定向内冷方法改善铣削换热.采用计算流体动力学方法分析了定向内冷流场特性,结果表明:定向内冷可保证切削液准确集中喷射至切削区并改善换热.开展了浇注冷却、定向内冷的端铣试验,实验结果表明:在相同铣削参数下,定向内冷具有更好的换热性能,且随供液压力增加冷却效率增强...     

流道出口位置对加压内冷却砂轮磨削性能的影响

鉴于开槽砂轮内流道出口位置影响磨削液的冷却润滑效果,设计制备了磨料环可周向旋转的加压内冷却开槽砂轮,使内流道出口位于砂轮磨料区或开槽区。建立了磨削弧区温度场仿真模型,模拟结果表明流道出口置于开槽区时换热效果更好。在相同加工参数下进行了磨削对比试验,结果表明：相比位于磨料区,流道出口位于开槽区时获得的磨削温度、表面粗糙度分别下降了16%和15%,工件表面更光滑规整,残余拉应力效应显著降低。     

定向内冷车刀及其切削性能

针对镍基高温合金切削过程中存在的过热烧伤问题,提出采用定向内冷切削方法提高冷却液在切削区的换热效率。采用FLUENT软件建立定向内冷车刀的流场与温度场模型,分析微流道结构对刀具换热性能的影响,对刀具微流道结构进行设计,研制了定向内冷式切削系统。采用相同的切削加工参数,在干切削、外部浇注切削和定向内冷切削三种冷却环境下进行镍基高温合金切削对比试验,分析了冷却方式对切削力、切削温度、加工表面粗糙度和表面微观形貌的影响规律,结果表明：定向内冷方法可有效减小切削力并降低切削温度,获得表面粗糙度更小、纹理更为规整的加工表面。     

刀杆外径对热缩刀杆与刀具配合的力学特性影响分析

为探究刀杆外径对热缩刀杆与刀具配合的力学特性的影响,对热缩刀杆与刀具配合模型进行理论研究,利用有限元软件ANSYS对静态、径向力作用下及感应加热情况下的不同刀杆外径的热缩刀杆与刀具配合等效应力、接触压力、热变形及热应力等力学特性进行对比分析。结果表明,随着刀杆外径的增大,热缩刀杆与刀具配合的总的接触压力、最大等效应力及热应力增大,配合面的最小热位移差值减小。在径向力的作用下,热缩刀杆上的接触应力不再均匀,最大接触应力明显增大,刀具也因径向力的作用而产生变形。在此基础上进一步给出了热缩刀杆外径的控制方法与流程,对热缩刀杆的合理设计和选用具有一定的现实指导意义。     

基于离散元法预测碳化硅陶瓷的高温力学性能

采用离散元法建立并校准了碳化硅陶瓷的离散元模型,建立了脆性材料的热力学模型,模拟了不同温度下的单轴压缩试验及三点弯曲试验,分析了碳化硅陶瓷在不同温度下的应力-应变曲线、力学性能参数以及单轴压缩的破坏形态。结果表明:当温度低于500℃时,温度场对材料的力学响应及力学性能参数基本没有影响;但随着温度的逐渐升高,材料的弹性模量逐渐降低,泊松比逐渐增大,抗压强度和抗弯强度也随之降低,材料的破坏形态由脆性断裂逐渐向塑性变形转变,且在失效过程中伴随有软化现象。