硬韧材料旋转超声复合电解加工设计与试验

【目的】各类陶瓷、硬质合金等高硬、高韧材料机械加工效率低且精度差（甚至难以加工）,为解决硬、韧等难加工材料精密、高效加工问题,提出旋转超声复合电解加工新技术。【方法】设计、构建旋转超声复合电解加工系统,分析、探讨此加工方式的材料去除机理;对旋转超声振动装置中的旋转超声主轴、压电换能器、变幅杆进行设计;运用ANSYS工具对压电陶瓷堆进行模态分析和谐响应分析。【结果】对超声振动系统进行优化设计,实测系统超声振幅最大可达23μm,满足试验要求;对陶瓷（PZT）和硬质合金（YT15）进行加工对比试验,试验表明,旋转超声复合电解可加工出精细表面结构,同时加工效率可提高50%以上。【结论】所设计的加工系统能够实现硬、韧等难加工材料的高效率、高精度加工,提高加工效率和工件表面质量,具有显著的技术优势。     

机械零件非光滑仿生表面加工装置创新设计

【目的】将非光滑特性应用在机械零部件表面可大幅度提升机械零部件接触表面的耐磨性,减少相对运动所带来的摩擦阻力、摩擦系数和黏附力,但目前尚无完备的加工设备能够实现对零部件表面加工出微坑使其形成非光滑表面。【方法】课题组通过分析非光滑仿生表面平整化作用、空穴减阻作用和形变减压作用的减阻机理,提出了一种机械零件非光滑仿生表面加工装置,采用结构分析、技术对比和原理研究等方法制定了机械零件表面加工装置设计方案,并对现有装置的动力机构、运动机构、加工机构、支撑机构以及夹持机构的结构形式进行了改进。【结果】该加工装置对机械零件的端面可连续加工出微坑仿生表面,并且首次可在被加工机械零件半个端面制出4个微坑,与首次加工只能形成1个或2个微坑相比,具备更加可靠的加工精度和较高的加工效率。【结论】机械零件非光滑仿生表面加工装置能够可靠固定待加工机械零件,实现精准定位导向,减少对零部件等非光滑表面加工时产生的误差,且利用此加工装置可加工出具备仿生原型结构的零部件,能够更有效延长被加工零部件的使用寿命。     

农业机械零件表面硬度强化的新型辉光离子氮化工艺系统研究

【目的】目前行业中关于机械零件表面硬度强化技术,公认辉光离子氮化技术最为先进,其精度高、加工费用低、材料变形量微小。为了保证农业机械中某些零部件的表面硬度及耐磨性,结合农业机械使用环境和零件结构,改进现有辉光离子氮化工艺系统。【方法】课题组针对辉光离子氮化技术与工艺系统在实际运用过程中的弊端进行技术改造,以目前辉光离子氮化技术系统为基础,研发真空式氨气分子高压电弧电解拆分器,设置分子与离子过滤网、氢离子强力吸附层,与市面上广泛使用的氮化工艺炉相融合并加以改造,制成全新的氨气分子电解拆分式辉光离子氮化特种热处理工艺炉。【结果】课题组提出了一种全新的技术改进措施,突破了目前辉光离子氮化技术的短板,将其应用于农业机械零件的表面强化处理,可显著提高材料表面的硬度,使农业机械具有高的耐磨性、疲劳强度、抗蚀能力及抗烧伤性等。【结论】本研究改进了辉光离子氮化工艺,提升了加工效率,能为企业带来新的经济增长点。     

精密模具超声电解复合抛光试验研究

论述了超声电解复合抛光工作原理及工艺规律 ,并通过对几种模具钢材料进行抛光试验 ,分析了各加工工艺参数对表面粗糙度的影响关系。试验表明 ,超声电解复合抛光是一种有效的镜面加工方法。工艺的关键是如何使超声作用与电解作用相匹配 ,以得到最佳去膜效果。     

一种多角度零件加工夹具的设计

【目的】设计一种可以实现一次装夹多位置、多角度加工的可调节式专用机床夹具,提高机床加工的自动化程度,进而提高企业生产效率。【方法】以卧式镗床加工套筒零件左右端面工序为例,设计专用卧式镗床夹具,可实现工件定位夹紧后的多角度旋转。在加工完一个端面后,无需重新装夹定位,可通过手摇杆、轴承等部件带动工件旋转至另一端面进行钻孔加工。同时,所设计夹具设计了由夹具头、手摇杆、轴承等部件组成的多角度调节机构,由电机、偏心轮以及滑轨组成的沿机床主轴垂直方向角度可调的角度微调节机构,通过上述各机构使得刀具在加工零件时可实现一次装夹多位置、多角度加工。【结果】显著缩短了加工过程中的辅助工时,进而提高了生产效率。     

超高速磨削加工技术的探讨分析

高速和超高速磨削是提高磨削效率、降低工件表面粗糙度和提高零件加工质量的先进加工技术。超高速磨削可以对硬脆材料实现延性域磨削加工,对高塑性、高强度等难加工材料也有良好的磨削性能。     

基于CAXA制造工程师的可乐瓶底数控加工研究

【目的】为了应用CAXA制造工程师2020软件实现复杂零件的三维造型设计。【方法】以可乐瓶底的模型为例,利用CAXA制造工程师2020软件,对模型采用多种精加工方法进行数控加工,并对这些方法的加工质量与效率进行比较研究,探索在采用相同加工参数情况下,加工同类型复杂零件的合适的数控加工方法。【结果】1）参数线精加工方法加工质量最好,但代码行数及加工时间最长,是适合高精度复杂零件的加工方法。2）等高线精加工精度及表面质量一般,代码行数及加工时间较短,该方法适宜精度要求不高的零件的加工。3）三维偏置精加工方法加工质量较好,代码行数与加工时间介于参数线精加工和等高线精加工两种方法之间,对加工精度要求不太高的零件来说是一种理想的加工方法。【结论】加工方式生成轨迹取决于加工的材料、刀具材质、数控机床系统刚性、加工参数的设置、加工工艺的设置等。     

数控加工中自动找正和在线测量技术的应用

【目的】在大规模零件生产过程中,采用传统的加工方式会出现反复装夹、准确定位、刀具损坏、校正、离线检查等问题,不仅影响到了加工质量和效率,而且增大了加工误差和人为隐患。【方法】笔者根据加工工件、机床设备和系统软件的特点,将数控加工技术与自动找正和在线测量技术相结合,分析了自动找正和在线测量技术的工作原理,设计了数控机床计算机操作系统,通过测头和宏程序实现了工件的自动测量、在线监测以及自动补偿等生产操作,并对改善前后的加工质量和加工效率进行了对比。【结果】应用在线测量技术的产品合格率可以达到100%,利用自动找正方法的零件生产效率提升了38.2%。【结论】通过将数控加工技术与自动找正和在线测量技术相结合,极大地降低了工人的劳动强度、生产成本以及产品的不合格率,缩短了生产辅助时间,提升了生产工件的质量以及规格精度,为零件的批量生产提供了有效依据,自动找正和在线测量技术在复杂零件的规模化生产加工及测量方面具有广泛的应用前景。     

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。     

硬脆材料加工实验教学平台研制与应用

针对现有的硬脆材料加工与超声振动加工实验教学设备的技术困境,基于超声振动辅助线锯切割工艺的优点,设计了一种新型的超声振动辅助线锯切割硬脆材料平台并将其应用于实验教学。设计了加工试验并对比了不同切割参数(锯丝线速度V_s、锯丝进给速度V_w、工件旋转速度n_w)与超声振动对线锯切割工件表面粗糙度的影响,验证了该实验教学平台及超声振动辅助线锯切割工艺的有效性。该平台结构紧凑,使用与维护成本低,灵活地将线锯切割加工与超声振动加工相结合,能有效地填补相关专业在制造类课程中关于硬脆材料加工与超声振动加工的实验教学装置技术的空白。     

激光在磨削加工中的应用研究

文章就激光技术的分类展开了论述,随后研究了激光技术如何通过对脆性光学材料工件表面进行改性处理来提高工件磨削加工性能,并且对激光辅助磨削硬脆材料的机理、工艺和工程应用研究展开论述。最后重点论述了激光在砂轮修锐和检测砂轮表面形貌等方面的应用。通过实验可知,采用激光扫描的方式能在较短时间内获取精准的砂轮表面的原始三维形貌,更客观地对砂轮性能做出评定。     

断续磨削工程陶瓷磨削力的实验研究

工程陶瓷正以其特殊性能在发动机行业得到越来越多的使用。由于陶瓷零件是由原材料粉末在高温高压下烧结而成的，因此在使用前需要进行加工。目前，工程陶瓷的加工一般是采用金刚石砂轮磨削法。工程陶瓷局脆性材料，抗机械冲击、热冲击性能差。为此，本文采用断续磨削的方式来进行工程陶瓷的表面加工，并对其磨削力进行了研究。1实验方法1．1实验砂轮如图1所示，实验采用自行设计的断续磨削用带槽金刚石砂轮。通过改变B角，可以减少断续磨削中的冲击，同时又保持断续磨削可获得较高生产率的特点。1．2实验材料本文选用山东工业大学研制的S…     

农机轮盘零件的数控加工工艺分析

【目的】农业机械化作业中,轮盘零件常用于辅助机构实现行走功能。笔者以亚克力为材质,设计了一种轻量化行走结构,每个结构均由两个相同轮盘零件通过反向螺纹联接为一组,在作业机械设备前、后各装两组形成设备行走系统。【方法】从机床选用、装夹设计、刀具使用、毛坯确定等方面对轮盘零件进行了工艺分析,编制了该零件的数控加工工序卡,研究了基于NX平台的零件数控加工编程策略应用,围绕该零件轴向阶梯孔、通孔、环形槽、径向沉孔以及螺纹等特征,综合采用了平面铣、定心钻、固定轮廓铣、可变轮廓铣、螺纹铣等加工策略进行编程,对不同特征所涉及不同策略使用的切削参数（切削模式、边界、深度范围、切削层、余量等）、非切削参数（进刀、退刀等）、加工部位、刀轴、刀具及驱动要素等作了优化设置,最后通过在德马吉DMU50五轴加工中心开展实物加工以进一步验证该零件数控加工工艺的正确性。【结果】经过检测,零件的各项精度均满足要求,整体结果良好。【结论】通过针对性实践,不仅提升了数控技术综合能力水平,也深化了质量意识和效率意识,同时为亚克力材质零件的数控加工提供了借鉴依据,有一定积极意义。     

导电棒刷光机动力头的设备研究

在镍电解过程中,导电棒表面光洁才能提高电解出来镍的质量.但是一直没有一种高效的机械刷光机对导电棒表面进行清理.利用无心磨削原理,设计了导电棒刷光机,介绍了设备的结构及功能,并用ANSYS/LS-DYNA仿真确定了刷丝的相关参数,通过试验得出在下压量为3 mm、托轮转速为100 r/min、刷光辊转速为600～800 r...     

基于simulation的螺旋挤压脱水装置的有限元分析

【目的】变径变螺距式螺旋挤压装置对厨余垃圾能够起到很好的挤压效果,该挤压装置具有结构设计紧凑、工作脱水效率高、使用成本低、空间利用率好、后期维护时关键结构可更换性强等一系列特点,但是该装置在使用过程中因受到较强的挤压力存在易损坏部位。【方法】课题组对螺旋叶片进行了有限元分析,包括模型设计、尺寸参数设计、模型优化、导入模型、材料选择、划分网格、受力分析、螺旋叶片在等轴径和变轴径中的应力分析以及旋转主轴的优化设计。【结果】通过改变旋转主轴的后端轴径,可提高螺旋挤压结构的综合性能;适当放大轴的前端轴径以及在联轴器连接处与工作区连接处进行合适的圆角处理,也能明显提高轴的综合性能以及降低轴工作时产生的最大应力值,有效避免应力集中问题。【结论】相比于传统的螺旋挤压脱水装置,变径变螺距变轴径螺旋挤压装置不仅提高了螺旋挤压的脱水效率,还提升了螺旋叶片主要承压部位的强度以及螺旋叶片的综合性能。     

压花辊轴的四轴数控加工优化方法研究

【目的】提高复杂辊轴零件的编程效率。【方法】以正弦曲线、中文字体、英文字体等花纹元素组成的压花辊轴为研究对象,进行压花辊轴三维模型建立,借助UG NX 12.0软件采用圆柱拉伸、曲线展开、规律曲线、花纹元素缠绕等方式,将压花辊轴的二维图纸转化为三维模型,为工艺编制和程序编制做准备,拟定加工工艺方案,完成文艺文件的编制;借助UG NX12.0软件的加工模块进行初步程序编制,并开发出刀路转曲线后处理器,将三轴刀路转换成四轴编程上的辅助引导线,即将初步的刀路后处理得到其点位数据;将处理过的点位数据导入UG NX 12.0软件拟合成曲线,将拟合的二维曲线缠绕在辊上后利用其曲线作为最终的程序刀路,仿真验证刀轨,以FANUC-oi系统四轴加工中心为平台验证实体加工的可行性。【结果】本加工工艺方案可有效指导编程和加工工作开展,解决了手动编写复杂形状零件加工程序难的问题,能较快生成出压花辊轴表面特征的程序,可降低编程技术要求、减少编程算量、缩短编程时间、提高生产效率。     

乔木幼苗自动植树机机械结构设计

【目的】解决传统的人工植树方式效率低下、人工作业辛苦且树苗成活率低等问题。【方法】研究小组提出了一种乔木幼苗自动植树机构,主要对抓放苗装置、捧土覆土装置和植苗机驱动方式进行了设计,并通过计算选出了最优型号的传动液压马达,使得植苗机构达到了最佳运行状态。【结果】该乔木幼苗自动植树机具有投放精度高、幼苗存活率高、成本较低的优点,同时能保证较高的种植速度与效率。【结论】本研究对未来乔木幼苗自动植树机以及其他植树机械的设计和发展具有一定的指导作用。     

基于FNAUC数控系统G71循环指令的应用研究

【目的】为了使数控加工相关人员比较容易掌握FNAUC数控系统G71循环指令的具体应用,提高数控加工效率。【方法】本研究阐述了G71指令代码意义,解析了G71相关参数代码、注意事项及程序格式,并举例说明了该指令的用途及使用方法。FANUC-Oi数控系统中复合固定循环G71指令通过定义零部件的加工刀具运行的轨迹来进行零部件的粗车加工循环,数控系统会在数控机床系统内部自动计算出刀具的加工轨迹路径,全程按照机床指令完成车削加工。【结果】只有理解透彻该固定循环指令G71的加工的功用、加工的特点及加工的使用方法,尤其是在数控车削加工中复合固定循环指令G71的I类和II类零部件切削加工类型的特点,在编写轮廓具有凹凸形状变化的轴类零部件程序的不同之处时,将数控加工参数合理赋值并且加以正确应用,才能够最大化地简化程序数控加工的编程,提高零部件加工效率和加工质量。     

ELID磨削技术在硬脆材料精密超精密加工中的应用分析

硬脆材料带有偏大的加工难度。这样的材料,涵盖了硬质合金、特有规格的光学玻璃、陶瓷及特有的半导体。在加工这些原料时,磨削技术被接纳和运用。然而,惯用的磨削工艺,带有偏低的实效,且砂轮很易损毁,或者被阻塞掉。这样的状态,破坏掉了脆性的表层。ELID这样的磨削办法,带有在线电解的特性,在磨削流程以内,维护了微粒应有的锋利状况。因此,有必要摸索ELID涵盖着的原理,在精密加工这一领域,运用如上的技术。     

超声波振动辅助磁力研磨加工研究

根据研磨加工的材料去除模型,分析得到增加研磨压力是提高磁力研磨加工效率的可行手段。通过在单纯磁力研磨工艺中引入超声波振动,增加了研磨粒子的瞬时研磨压力。经实验证明,在超声振动辅助磁力研磨加工中,研磨粒子在水平切削和垂直冲击挤压运动的综合作用下,对工件材料的去除率高且表面质量均匀;加工效率较单纯磁力研磨工艺提高了约50%;工件表面粗糙度Ra可降至0.06 μm左右;电子显微镜观察发现其加工后工件表面形貌较单纯磁力研磨细密均匀;采用X射线干涉仪检测得知,经超声振动辅助磁力研磨加工后的工件材料（SUS304）表层的应力状态已由原始的残余拉应力+320 MPa变为压应力-40 MPa,有效提高了工件的疲劳强度。