砂轮约束磨粒喷射精密光整加工有效性实验验证

通过实验验证了砂轮约束磨粒喷射精密光整加工方法的有效性，利用M7120平面磨床对Q235A进行了喷射加工实验，用TALYSURF5轮廓仪测量了加工后的微观几何参数值，用扫描电镜和金相显微镜观察了表面微观形貌和断面金相组织变化。实验结果表明，该加工方法在表面粗糙度得到减小的同时，能明显去除磨削加工过度塑性变形，减少表面层污染和磨削烧伤，改善表面形状精度，实验结果和理论分析吻合，验证了该工艺方法的正确性。     

弹性约束自由磨料研抛加工的材料去除机理

弹性约束自由磨料研抛加工是悬浮液中的磨粒在工具的弹性约束下实现对工件表面的加工方法.建立了反映加工过程影响因素的球形工具加工区域模型,以及类球形和棱锥体磨粒的力学模型,讨论了材料去除机理,分析了加工自由曲面的可行性.利用Al2O3和SiC两种磨料对光学玻璃进行了加工试验,结果表明弹性约束自由磨料加工方法应用于超精密加工是有效的.并验证了对磨粒尺度影响规律的分析.     

液流悬浮超光滑加工硬脆材料去除机理

结合动态压痕断裂力学和粒子冲击磨损理论,建立了纳米磨粒冲击工件表面微观粗糙峰的理论模型,研究了加工区内材料的去除机理,并进行了铝合金和K9玻璃液流悬浮加工实验.理论分析和实验结果表明,液流悬浮超光滑加工是加工液中的纳米磨粒冲击工件表面实现对表面粗糙峰微去除的过程,能够在K9玻璃表面获得无加工变质层和亚表面损伤的纳米级超光滑表面.     

脉冲电化学光整加工建模与机理分

以轴承内环外表面为光整加工对象,建立了脉冲电化学光整加工中理想光滑表面及实际尖峰状表面数学模型,分析了极间间隙、电流密度、光整时间等因素对阳极整平效果的影响规律.仿真与实验结果表明,所建模型可以解释整平机理,具有较好的加工质量预测能力,可为光整加工参数的合理选取提供依据.     

高效精密磨粒流挤磨加工技术研究

针对小孔或深孔精密加工时传统加工工具难与加工表面接触、加工表面质量不够好、效率低等问题,采用磨粒流挤磨加工技术以期实现对其进行高效精密加工。本文首先根据金属切削理论,对加工过程中材料的去除方式进行研究;其次,以油道孔为研究对象,对抛光过程中磨料的运动状态进行分析。结果表明,加工过程中存在不同的材料去除方式,它与磨粒压入工件表面的深度有关;其次,工件表面处流体磨料的流速不为零。研究结果解释了磨粒流挤磨加工的实际过程,为该技术奠定了理论基础。     

内燃机缸套超声高效珩磨的数学模型研究

建立了内燃机工程陶瓷缸套高效超声珩磨加工材料去除率的数学模型,给出了普通珩磨和超声珩磨材料去除的理论公式,分析了超声珩磨材料高效去除机理。试验验证了理论模型的正确性。研究表明：对于内燃机缸套加工来说,采用超声珩磨方法比普通珩磨可提高２￣４倍以上的加工效率,材料去除率与被加工材料的种类、硬度、强度、珩磨压力、油石材料磨粒粒度、结合剂类型、超声频率和振幅以及加工条件等有密切关系,在合理的加工条件下,内     

基于短纤维增强的复合气压砂轮基体性能研究

为了提高自由曲面高效光整加工效率,将软固结气压砂轮光整技术应用到模具加工中。提出了一种通过添加天丝短纤维,提高气压砂轮基体力学性能的新方法。运用有限元软件,仿真分析了不同纤维质量分数的气压砂轮对模具表面光整加工时的应力及应变变化情况,验证了随着短纤维质量分数增大,气压砂轮基体的仿形能力越好,其材料去除能力也越强。     

基于应力集中理论的磨削力模型

将应力集中理论引入磨削过程研究,分析了磨削过程中的应力集中现象,建立了基于应力集中的单颗磨粒磨削力模型,应用该模型分析了磨削力随磨粒磨损面积率的变化机理,并分别建立了单颗磨粒磨削法向力、切向力随磨粒磨损面积率变化的解析式,由解析式可知磨削法向力、切向力都与磨粒磨损面积率呈二次函数关系,得出了磨削后工件材料的累积残切厚度增大是磨削法向力增大的重要原因.在此基础上,结合实际生产中使用的砂轮特点,推导出了适用于实际磨削过程的基于应力集中的多颗磨粒砂轮磨削力随磨粒磨损面积率变化的解析式,用所建模型计算的结果与试验数据吻合较好.     

基于光整加工技术改善发动机性能的实验研究

以LL480QB型柴油机为实验研究对象,选定17种摩擦副零件,分类制定了光整加工工艺。重点分析了光整加工前后零件棱边,毛刺,表面的粗糙度、硬度、微观形状及应力的变化,实验结果表明:可以有效去除零件毛刺,棱边倒圆整齐,表面粗糙度值明显降低一个等级,表面显微硬度提高60HV以上,表面应力由拉应力转换为压应力。通过整机性能测试对比,摩擦副零件全面光整加工后的整机性能提高,按磨合指标要求,整机出厂磨合时间减少近50%,试车燃油消耗量减少30%左右,燃油消耗率减少3~4g/(kW·h),噪声降低1dB。综合表明,对摩擦副零件进行光整加工是改善发动机整机性能的有效途径之一。     

铝合金铣削加工三维斜角有限元模拟探索

基于金属切削加工有限元模拟技术，采用J-C材料本构模型在ABAQUS6.14中建立7050-T7451铝合金切削加工三维斜角切削有限元模型，阐述了7050-T7451铝合金切削机理，并且开展切削加工实验，研究结果为铝合金高速铣削加工切削力、切削温度预测提供可靠的有限元建模方法，也能为切削参数优化提供指导意义。     

摆线泵内转子磨料流均匀化抛光及试验研究

为了降低内转子的表面粗糙度,提出了一种利用磨料流对内转子表面实现均匀化加工的抛光方法.采用与内转子壁面等宽度的方法设置模芯,通过建立均匀化流道,改善壁面的剪切应力分布,使内转子各曲面间的壁面所受剪切应力趋向一致.依据磨料流的流变特性,建立幂律方程,分析磨料流加工过程的剪切率及剪切应力分布状况,并利用COMSOL Multiphysics软件的CFD模块模拟磨料介质在均匀化流道下的表面加工流速、剪切率和剪切应力的分布.结果表明:在无模芯时利用磨料流加工,内转子各表面的剪切速率差值较大;置入模芯后内转子曲面各部分所受的剪切应力比无模芯时明显得到改善,经20次加工循环后,各表面间的粗糙度最大差值由无模芯时的0.847 μm降至0.277 μm,且有效地提高了加工效率及表面质量.     

超声磁粒复合研磨加工工艺参数控制系统设计

在研究超声磁粒复合研磨工作原理基础上,结合传统磁粒研磨材料去除数学模型,探讨了超声振动对提高磁粒研磨效率的积极作用,揭示出主轴转速、供磁电流、加工间隙、超声功率等是影响超声磁粒复合研磨质量和效率的关键因素。运用现有数控铣床和工件表面精加工数控代码,结合软件技术设计了一套超声磁粒复合研磨加工工艺参数控制系统。实验证明,该控制系统可以实现自由表面超声磁粒复合研磨工艺参数的自动控制。     

高压磨料水射流切割中材料破坏机理的分析

高压水射流切割是一种冷态切割技术,相比其他加工方式具有其独到的优势。对高压水射流切割试样的实验研究,用扫描电镜对切割断面进行观测,分析了高压水射流对材料的破坏方式。研究表明,射流对固体材料的破坏方式主要有两种：塑性破坏和脆性破坏,脆性破坏区的表面质量优于塑性破坏区。对水射流的破坏机理分析表明,射流对表层金属的硬化作用,导致了在起始阶段内,材料呈现脆性破坏,电镜扫描图上呈现层片状剥离的形貌,切割面相对光滑。在射流能量耗散之后,不足以实现表层硬化,磨料的磨削＂、犁耕＂使断面粗糙度上升。     

基于反求工程和磁粒研磨的模具精加工技术

通过理论分析和实验的手段对模具精加工技术——反求工程和磁粒研磨技术的结合进行了分析。对磁粒研磨加工的原理、工具磁极的设计、磁性磨料的结构以及反求工程的概念、应用、磁极运动轨迹加工代码的获得进行了详细分析。最终提出磁粒研磨和反求工程的结合是解决模具型腔精加工最有效的方法之一，并给出了该项技术的工艺路线。     

Orthogonal design of experimentand analysis of abrasive water jet cuttingon carbon fiber reinforced composites

The carbon fiber reinforced composite is a new type of composite material with an excellent property in strength and elastic modulus and has found extensive applications in aerospace, energy, automotive industry and so on. However, this composite has a strict requirement on processing techniques, for example, brittle damage or delamination often exists in conventional processing techniques. Abrasive water jet machining technology is a new type of green machining technique with distinct advantages such as high-energy and thermal distortion free. The use of abrasive water jet technique to process carbon fiber composite materials has become a popular trend since it can significantly improve the processing accuracy and surface quality of carbon fiber composite materials. However, there are too many parameters that affect the quality of an abrasive water jet machining. At present, few studies are carried out on the parameter optimization of such a machining process. This leads to the unstable quality of surface processing. In this paper, orthogonal design of experiment and regression analysis were employed to establish the empirical model between cutting surface roughness and machining process parameters. Then a verified model was used to optimize the machining process parameters for abrasive water jet cutting carbon fiber.     

Inconel 718合金的磁性复合流体抛光工艺

针对Inconel 718合金材料加工中不断提高的表面质量需求,研究了采用磁性复合流体(Magnetic compound fluid)抛光Inconel718合金材料的加工工艺。根据磁性复合流体抛光原理搭建Inconel718合金抛光实验平台,进行不同抛光方向、抛光时间、抛光转速等工艺参数下的Inconel718合金抛光实验,对工件表面的表面粗糙度、微观形貌进行了测试与分析。实验结果表明:当抛光转速800 r/min,抛光间距3 mm,抛光时间10 min时,Inconel718合金表面粗糙度Ra下降约至0.1μm。     

Experimental study on landscape of CFRP cutting by abrasive water jet

To investigate the influence of operation parameters of abrasive water jet on surface roughness of carbon fiber reinforced plastic(CFRP),experimental studies were conducted.The three-dimensional landscape of cutting front was reconstructed according to the measured data byμscan laser confocal microscopy.Fourier spectral analysis was also adopted to study surface structure in detail.It is found that the morphology of cutting front is similar to that of other materials.In the smooth cutting zone,the fluctuation of amplitudes of surface profile is gentler,compared with that in the rough cutting zone.The lower part of the rough cutting zone was characterized by the periodical appearance of peaks and valleys.The roughness of surface increases with the increase of depth.While in the smooth cutting zone and part of rough cutting zone,roughness increases with the increase of traverse speed.For the thickness of samples,in the smooth cutting zone,the roughness increases with the increase of depth.The dominant harmonic component in the surface profile is concentrated in a narrow range from 0 to 10 Hz,and the relatively higher density of frequency from 10 to 50 Hz is shown in the rough cutting zone,which is caused by the interaction between perpendicular abrasive water jet and reflect jet.     

基于人工神经网络的磨料水射流切割速度模型

磨料水射流切割的断面质量限制了,其应用。由于高速固液两相流本身的复杂性,很难建立一个有效的理论模型。基于人工神经网络理论,结合典型材料切割质量的实验结果,建立了磨料水射流切割速度的数值预测模型,给定切割工件、射流压力和切割质量后,该模型能快速、准确、可靠地预测切割速度。     

苜蓿草粉对金属材料的磨料磨损试验

选用与环模制粒工况相似的磨料磨损试验机,以首蓿草粉为磨料对试样进行磨料磨损试验.通过磨后表面的硬度和化学成分测定、微观结构和表面形貌观察,考察了苜蓿草粉对4种金属材料的磨料磨损.结果表明,4种材料的体积磨损量由小到大依次为3Cr13、9SiCr、45号钢、HT200,试样的磨损表面发生了物理和化学变化."软磨料磨损"中伴有"硬磨料磨损"的特征,显微切削和应变疲劳剥落为其主要磨损形式.