高硬材料旋转超声辅助电解加工设计与试验

【目的】满足高硬材料的加工需求,解决高硬材料难以加工、效率低下、刀具损耗率高的问题。【方法】课题组基于旋转超声加工和电解加工提出了旋转超声加工辅助电解加工的方法,不仅分析了加工原理,选择了加工参数,还优化设计了加工系统,对换能器和变幅杆综合材料、密度、频率、纵波声速等因素进行了具体参数设计。【结果】对高速钢进行了不同加工方式的电解平面加工试验,发现同等条件下,机械磨削加工的圆孔明显比另外两种加工方式加工的圆孔粗糙,而旋转超声辅助电解加工的圆孔不仅直径大,而且表面更加平滑。【结论】机械磨削的效率比另外两种加工方式低,旋转超声辅助电解加工的加工深度最好,材料去除率更高,得到的加工表面也更加平滑,对高硬材料的加工效果更好。     

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。     

感应电能传输超声振动刀柄集成系统

利用传统电磁感应理论研究了无接触感应电能传输系统和应用在超声振动加工系统中的设计方法。针对压电陶瓷型换能器,进行了补偿设计。对集成于刀柄中换能器的节面支撑形式进行了研究,给出了不同形式的节面支撑模型。在不同支撑形式下,分析了离心力对旋转精度的影响以及节面支撑位移振动对刀柄的作用。在此基础上,设计出利用无接触感应电能传输的超声振动刀柄集成系统。通过电能传输和动态特性试验,证明了基于理论分析的设计方法和结果。     

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。     

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。     

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。     

农用超声喷雾变幅杆的结构设计与分析

超声喷雾应用于植保机械具有重要意义,农用变幅杆是超声喷雾纵振系统的关键组成部分。根据简单机械振动和超声波传播的原理,对农用超声喷头变幅杆进行理论设计。同时,利用有限元分析软件ANSYS workbench15.0求得农用超声变幅杆三维模型的固有频率,仿真出压电陶瓷激振下喷头的振动幅值,与动力学方程计算的结果进行比较,得出理论计算与仿真分析的误差值,最后通过试验比较验证了超声喷雾效果好于气力式喷雾。     

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。     

陶瓷-金属钎焊接头残余热应力研究进展

【目的】陶瓷与金属的理化性质差异较大,实现二者的钎焊连接面临陶瓷润湿性差和接头中存在残余热应力的问题。【方法】课题组对陶瓷-金属连接的活性钎焊法研究进展进行了综述,并介绍了复合钎料法、中间层法、陶瓷表面改性法、钎料或母材梯度化等目前常用的缓解陶瓷-金属接头残余热应力的方法,展望了降低陶瓷-金属钎焊接头残余热应力的未来发展方向,并提出应将复合方法与数值模拟分析、特种钎料作为缓解金属与陶瓷等异种材料焊接残余应力的研究重点。【结果】复合钎料法、中间层法和陶瓷表面改性法都能够有效缓解接头中残余热应力,改善接头性能,但均有一定局限性。【结论】结合工程发展与实际应用需求,迫切需要采用复合方法进行应力调控,发挥不同方法的优势,避免弊端,获得综合性能良好的钎焊接头将是陶瓷与金属钎焊领域中一个重要研究方向。     

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。     

金刚石线锯超声复合加工系统锥形超声变幅杆的研究设计

对金刚石线锯超声复合加工系统中的超声变幅杆进行研究,利用超声变幅杆的特征参数,选取调质过后的45号钢进行理论计算,设计了半波长锥形超声变幅杆,调试能够达到预期的振动效果。     

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。     

ELID磨削技术在硬脆材料精密超精密另工中的应用分析

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。     

谷粒冲击压电力敏元件数值模拟与试验

设计了一种冲量式谷物质量流量压电传感器.应用显式动力学软件LS-DYNA建立了谷粒-力敏元件冲击有限单元模型,数值模拟了谷粒冲击力敏元件的过程,研究了力敏元件材料对冲击过程的影响.应用LabView软件和高性能压电陶瓷,开发了谷粒冲击力敏元件的物理样机试验系统,对数值模拟结果进行了检验.数值模拟和试验研究的结果表明:在1Cr18Ni9、聚丙烯和陶瓷(Si3N4)3种力敏材料中,陶瓷(Si3N4)是首选;在测试系统中应用所述压电陶瓷,无须前置放大器即可以满足谷物质量流量测试要求,极大地简化测量电路,提高测量精度,降低测试成本.     

基于有限元模拟的泵用压电振子正交优化设

作为压电泵的驱动源,压电振子的振动性能影响泵的性能.为此,对影响压电振子振动性能的压电振子结构参数以及材料参数进行优化设计.基于有限元模拟分析方法,采用正交试验和对分析结果进行极差分析,得到了各影响因素分别对压电振子中心点处振幅以及谐振频率两个重要指标影响的主次顺序,并得到了较好的方案.通过再设计试验分析,最终获得了提高压电振子振动性能的最优方案.     

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     

压电致动柔性结构的迟滞建模与精密控制技术研究

【目的】压电致动柔性结构固有的非线性迟滞行为和蠕变行为等特性会直接影响其定位精度,特别是非线性迟滞现象大大降低了定位精度。因此,为了获得较高的定位精度,研究压电致动柔性结构的迟滞建模和控制方法有重大意义。【方法】课题组探讨了压电致动柔性结构的迟滞特性与分类,迟滞模型通常可以分为物理迟滞模型和唯象迟滞模型。重点对唯象迟滞模型进行了探讨,其又可以分为静态迟滞模型和动态迟滞模型。在静态迟滞建模部分罗列了4种广泛应用的模型,而动态迟滞建模分为整体式和分离式两类,对比分析了其各自的优缺点及适用场合。【结果】在迟滞建模方面,分离式动态建模方法不但能够充分继承静态迟滞建模的优点,而且建模较为简单,因而被广泛应用。在控制策略方面,无迟滞逆模型的控制方法相对较为简单,避免了迟滞系统建模难的问题;而基于迟滞逆模型的控制方法简单易学,能够有效用于压电致动柔性结构的迟滞补偿。【结论】压电致动柔性结构与传统执行机构相比,具有响应快、驱动力大、分辨率高、噪声低等优点,在机械加工、振动控制、校准以及微纳观测和操作等各个领域的应用前景广阔。     

超声复合线锯锯切单晶硅的温度场仿真分析

单晶硅是一种硬脆性材料,采用超声复合工艺加工可以有效提高单晶硅的加工效率和质量。在超声复合工艺线锯锯切单晶硅的过程中,锯切温度场的分布影响单晶硅片表面质量。鉴于此,从锯切温度入手,分析超声复合工艺线锯锯切单晶硅的原理,建立仿真模型,充分考虑发热机理和各种散热条件,利用仿真软件ABAQUS对锯切单晶硅的过程进行热瞬态分析,分析了在不同参数(锯丝线速度、工件进给速度、工件转速、超声振幅)下锯切的最高温度和变化曲线,为研究超声复合线锯锯切单晶硅的锯切机理提供了一定的研究参考。     

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。     

蓝莓植株的振动特性分析与试验研究

【目的】采用机械振动式采摘方式进行蓝莓采摘,获得最佳采摘激振频率,以提高蓝莓采摘效率。【方法】在分析蓝莓植株生长形态后对蓝莓植株进行了物理建模,同时通过有限元仿真软件对蓝莓植株进行了模态分析与谐响应分析,并利用电动振动采摘试验台进行了激振频率为1 Hz、2 Hz、3 Hz的振动试验,获得不同侧枝前1 s～3 s的加速度。【结果】1）蓝莓植株的固有频率与阶数成正比关系,前12阶固有频率为2.08 Hz～5.04 Hz;2）蓝莓植株的各个侧枝加速度不同,同一侧枝的二级枝加速度大于一级枝加速度,所施加的最佳激振频率为1.9 Hz;3）蓝莓植株最佳采摘激振频率为1.8 Hz～1.9 Hz,验证了蓝莓植株最佳激振频率与仿真分析的一致性。【结论】本研究可为机械振动式蓝莓采摘机激振频率范围选择提供理论依据,并为振动式蓝莓采收装置的设计提供理论基础。