砂轮约束磨粒喷射精密光整加工材料去除模型

根据砂轮约束磨粒喷射精密光整加工机理分析和参与加工的有效磨粒数建立了两体加工、三体加工以及磨粒喷射加工的材料去除模型.利用平面磨床进行了磨粒喷射精密光整加工实验,实验结果验证了依据机理所建立的材料去除模型,且实验结果和模型吻合很好.     

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。     

自由磨粒多线切割中微磨粒冲击行为的模拟仿真

半导体和光电产业的飞速发展对作为主流加工方法的自由磨粒多线切割技术提出了更高的要求。在加工过程中存在大量的磨粒冲击行为,基于有限元软件我们研究不同的磨粒形状、尺寸对冲击应力的影响,以期对切割加工技术给予一定的指导。     

基于ABAQUS的固结磨料磨具失效过程分析

采用有限元方法对固结磨料磨具使用寿命的影响因素及影响规律做了详细分析,结果表明:埋入深度对固结磨料磨具的寿命有着显著影响,随着磨粒埋入深度的增大,磨粒的临界失效力在逐渐增大,其失效时产生的变形也越来越大,所以随着埋入深度的增加,磨具的寿命会不断提高,其磨具精度的寿命也保持得更为长久,整个磨具的稳定性更优良且主轴的振动也更小;磨粒粒径对固结磨料磨具的寿命有较大的影响,随着磨粒粒径的增大,磨粒的位移量及其临界失效力也随之逐渐增大,即粒径越大金刚石磨粒越不容易脱落,磨具的寿命随磨粒粒径的增大而逐渐提高。     

磨料对材料表面磨损作用力及磨损机理的研究

用工业纯铁,不同热处理的65Mn钢以及高铬白口铁试样在销盘式磨粒磨损试验机上进行磨损试验。用动态应变仪-磁带记录器-数据处理计算机仪器组配记录、测定了磨料磨损过程中,磨粒和试样磨损表面间的磨损作用力,研究了磨料粒度、载荷、试样材料及硬度对磨损作用力、磨损量的影响;分析了随磨料粒度的变化,磨损机制变化的规律,进一步探讨了磨损机理。     

考虑杆件弹性变形的改进型Delta并联机构刚度特性分析

基于传统的机构刚度映射矩阵,建立了改进型Delta并联机构的刚度模型.模型不仅考虑了驱动铰链刚度和外载荷对机构刚度的影响,还考虑了构件重力和在约束力下杆件弹性变形对刚度的影响,更具有一般性和精确性.由于用刚度矩阵来评价机构刚度性能不够直观,提出了以机构弹性变形来评价机构刚度特性的方法.利用虚功原理计算出机构各个约束铰链上静态约束力,利用叠加原理计算出每个杆件约束反力和重力作用下的弹性变形量.然后,通过坐标变换法计算出机构的综合弹性变形量,进而分析了机构的刚度特性.     

柔性并联机器人动力学建模

针对一般柔性并联机器人动力学模型,提出了一种精确而简单的动力学建模方法.根据并联机器人结构特点,将其划分为若个刚性子结构和弹性子结构,形成一个刚柔结合的系统.静平台和动平台相对其他构件变形较小,将它们作为刚性子结构,各个支链作为弹性子结构.分别建立各子结构的动力学方程,弹性子结构采用有限元法和模态综合法建立其动力学方程;考虑各个柔性支链弹性变形对刚性子结构的影响,建立刚性子结构动力学方程;推导出相邻的刚性子结构和弹性子结构之间的几何约束关系.通过相邻子结构的协调矩阵,将各个子结构的方程进行装配形成系统的弹性动力学方程.通过一种高速并联机械手的动力学特性比较分析,表明该方法的正确性和可行性.由于引入刚性子结构和采用了模态综合法,减少了系统自由度数,从而简化了计算模型,为柔性并联机器人提供一种实用的建模方法.     

金刚石磨粒用钎料的研制及钎焊工艺

通过分析钎料元素对金刚石作用的原理,研制出了Ag-Cu-Ni、Ag-Cu-Cr和Ag-Cu-Ti3种适合不同钎焊条件的焊接金刚石磨粒的钎料,并进行了钎焊工艺研究。试验结果表明,采用二次钎焊和两级加热工艺,用所研制的钎料并在自制的钎焊装置中,能够实现小规模加工钎焊单晶金刚石磨料片。     

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。     

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。     

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。     

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.     

Orthogonal design of experiment and analysis of abrasive water jet cutting on 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.     

仿腕关节柔顺并联打磨机器人设计与试验

根据柔性并联机构逆向自适应运动原理,设计了一种3转动输出的3SPS+S仿腕关节柔性并联打磨机构,建立了机构运动方程,得到了柔性支链变形量与动平台姿态的关系;分析了柔性支链的变形力以及打磨工具打磨力、输出力矩情况,并建立力学模型;以打磨工具姿态变化和打磨力恒定为目标,对建立的三维模型进行仿真,并通过样机模拟得到机构的工作参数范围;仿真和试验结果表明,这种打磨机构可根据工件曲面几何形状的改变而实时改变打磨工具姿态,在有效控制力的前提下可保持打磨头和工件间的接触打磨力不变,该机构设计简单、运动灵活、方便控制,具有较好的应用价值。     

自由曲面研抛加工的直接插补控制

研抛加工的目的是成型质量均恒的精密表面。基于自由曲面研抛加工的直接插补控制,本文就残留高度与研抛轨线间距、工具头半径、曲面曲率半径间的关系,插补误差与插补步长、工具头半径、曲面曲率半径间的关系等问题展开了讨论,揭示了其相关规律,并在此基础上给出了以许用误差为控制目标的研抛加工路径规划、插补综合控制策略。实验数据表明,该控制策略误差目标可控,误差控制效果明显。     

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.     

自动打捆机的关键自由曲面数控加工技术应用

为不断提升自动打捆机的使用寿命与作业效率,从数控技术理论角度对自动打捆机的关键自由曲面进行识别与加工优化。在充分理解打捆机结构组成与硬件控制装置的基础上,考虑加工过程残余高度机理,建立关键自由曲面理论函数与物理模型,从误差补偿、刀具路径、切削刀具、加工顺序及CNC程序编制5个方面逐一按照加工工艺要求选择,并融入约束条件核心算法,进行关键自由曲面数控加工仿真试验。结果表明:整体加工时间较常规加工方法有明显减少,由4.71min缩短至3.79min;同时,切削长度经合理的规划与计算,由1 821.59mm缩短至1 5 4 6.2 3 mm,空刀路径由2 4 5.3 2 mm缩短至8 6.1 2 mm,加工效率约提升1 2%,关键曲面数控加工优化效果明显,具有一定的推广价值。     

基于瞬时切削力和实体模型的三轴铣削仿真与试验

引入加工面生成点概念,提出基于瞬时切削力的刀具变形计算和变形刀具移动扫描体的实体建模方法,通过布尔运算生成包含有几何与物理误差的仿真加工模型, 以图形动态显示仿真加工模型的生成过程,并给出精确测量仿真加工模型的方法; 采用PARASOLID建模核心和OpenGL对上述算法完成系统实现.仿真和实际加工试验结果表明,最大仿真误差为0.012 mm、最小仿真误差为0.004 mm,平均仿真误差为0.008 mm.     

自由曲面模具精整加工浅析

模具型腔表面的精整加工,直接影响模具质量的好坏。该文以电化学、磁研磨和机器人3种非传统抛光技术为例,概述了其工作原理和应用状况,对超声、离子束和激光3种超精密加工技术作了简要介绍,提出应以自动化技术引领工艺进步,注重产品质量和用户需求。