粗粒度金刚石砂轮的放电赋能磨削修整试验研究

针对粗粒度金刚石砂轮磨粒出刃形貌难以控制的问题,提出了放电赋能磨削修整技术,旨在实现出刃磨粒的等齐性。系统研究了该复合修整技术的材料去除机理,建立脉冲放电传热数值模型,以金刚石热软化深度作为磨削深度,最大限度发挥放电赋能磨削的修整优势。探究了机床运动参数(待修砂轮转速、刀具轮转速、进给速度、磨削深度)对砂轮修整精度和刀具轮损耗深度的影响规律,并优化了工艺参数以实现粗粒度砂轮的高效高精修整。磨粒粒度为180目的金刚石砂轮修整后轮廓误差PV值为11.97μm。修整砂轮表面形貌检测结果表明,放电赋能磨削修整可将磨粒部分去除,使得砂轮表面磨粒具有较好的等齐性。磨削的碳化硅陶瓷工件表面粗糙度达412 nm,表明了修整砂轮具有优异的磨削性能。

42CrMo钢精密切削的刀具磨损量预测研究

针对42CrMo钢精密切削刀具磨损量预测研究小样本、非线性的特点,将量子粒子群算法(QPSO)、卷积神经网络(CNN)及长短期神经网络(LSTM)相结合,构建了QPSO-CNN-LSTM组合预测模型。采用QPSO算法对CNN-LSTM模型的隐藏层单元数、学习率、卷积核等进行优化,结合CNN网络特征提取能力强、LSTM网络具备记忆能力的特点,对实际加工实验的刀具磨损量进行预测,并通过误差评价指标分析,与CNN、LSTM、BP等单一模型以及PSO-GRNN组合模型进行预测效果对比研究。研究结果表明,本文构建的组合预测模型相对于单一预测模型,其预测值与真实值吻合程度更高;相对于PSO-GRNN组合模型,三种误差评价指标的误差值至少降低了27%,其泛化性和稳定性较好,预测精度与非线性拟合能力更强。

聚合物微针阵列热压印成型仿真与试验研究

【目的】针对聚合物微针阵列热压印成型过程中充型不完整、脱模后继续变形和应力集中等问题,将成型仿真与试验相结合,探究热压印成型参数对残余应力与平均填充深度的影响,以满足高精度批量制造聚合物微针阵列的需求。【方法】在聚合物材料热-机械性能研究的基础上,建立微针阵列的有限元模型,分析热压印温度、热压印速率和下压量等成型参数对残余应力及其分布的影响,进行热压印成型试验,探讨相关成型参数对微针成型的影响,对比分析了平均填充深度仿真与试验值。【结果】随热压印温度的升高,最大成型应力呈先降后升的趋势;随热压印速率与下压量的增加,最大成型应力均呈增大的趋势;除热压印温度高于125℃之外,平均填充深度的仿真值与试验值变化趋势一致,且仿真值均高于试验值。此外,还获得了适用于聚苯乙烯微针阵列的最佳热压印参数,即热压印温度125℃、热压印速率10μm/s、下压量2.6 mm。【结论】在一定温度范围内,该数值仿真结果具有较高的指导意义,聚苯乙烯微针阵列结构的残余应力与平均填充深度具有较为敏感的温度与时间相关性。

平面磨削温度场三维数值仿真的研究

考虑工件材料物理性能与温度的非线性关系,假定进入工件的热流密度呈抛物线分布,采用圆弧热源模型对一些典型的磨削工况进行三维有限元仿真,研究平面磨削时工件表面因热载荷而引起的温度变化。将计算结果与实验值进行比较,发现有限元仿真值与实验测量值相当接近。根据仿真获得的温度场分布结果,结合工件材料金相组织转变的临界温度,可以预测工件的热影响程度。

微量润滑平面磨削接触区换热机理的研究

磨削接触区材料去除厚度是不一致的,同时,在微量润滑过程中,雾滴之间的运动特征存在差异且易受其他因素的影响,致使整个接触区的磨削温度分布呈现出非线性,换热机理也异常复杂。从雾化机理出发,对影响换热效果的两个关键因素——雾滴直径和雾滴速度进行了分析。依据雾滴在不同壁温处表现出的不同换热特性,将磨削区划分为无沸腾换热、核态沸腾换热、过渡沸腾换热和稳定膜态沸腾换热四个不同的换热区域,建立了微量润滑磨削区的换热系数数学模型。在此基础上,运用有限元技术对微量润滑磨削表面的温度场进行了仿真分析,采用单级热电偶技术测量了磨削温度,发现磨削区仿真温度值与实验测量值吻合较好,表明通过该理论获得的微量润滑磨削表面换热系数是可信的。

CBN-WC-10Co刀具材料的电火花线切割机理

采用电火花线切割方法对CBN-WC-10Co刀具材料进行了线切割加工实验,利用带能谱分析的扫描电子显微镜(SEM)观察了切割试件截面和表面的显微形貌并进行了成分分析。从微观角度分别研究了CBN颗粒和硬质合金基体的材料去除机理,分析了CBN-WC-10Co刀具材料的电火花线切割热损伤情况。研究结果表明:CBN-WC-10Co刀具材料的电火花线切割材料去除机理主要是通过放电通道产生的高温使材料局部区域熔化或者气化,在放电爆炸力作用下被抛出熔池,同时放电爆炸力使部分CBN颗粒直接从硬质合金基体脱落,形成凹坑;黏结剂金属钴因其导电性好、熔点和沸点低而容易被过量去除,导致WC颗粒因失去支撑结构而从表层脱落,且放电通道内产生的爆炸冲击波也会造成WC边缘局部碎裂。

平面磨削温度场三维数值模拟及其试验研究

在考虑工件材料物理性能与温度的非线性关系情况下,采用三角形热源模型对一些典型的磨削工况进行了三维有限元仿真,获得了工件的温度分布。分析了热源模型、磨削液和工件材料的变物性等因素对磨削温度场的影响,得出了一些重要结论。利用热电偶法测量了磨削温度,发现有限元仿真值与实验测量值相当吻合;采用表面粗糙度仪探测了工件轮廓,验证了湿磨时磨削温度沿工件宽度方向的变化规律。

淬硬轴承钢平面磨削变质层的特性

采用扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)、维氏硬度仪和X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)分别观测了不同磨削条件下淬硬轴承钢GCr15磨削表层的微观组织、显微硬度和残余应力,对淬硬轴承钢磨削变质层进行了系统的实验研究.研究发现,磨削表层由表及里依次是白层、暗层和基体组织,暗层与白层的厚度之比在1.6～3.2之间变动.白层由致密的细晶马氏体、碳化物和残余奥氏体组成,而暗层由不同的回火组织构成,白层主要是磨削热和材料的强烈塑性变形共同作用的结果.白层硬度最大值达到983 HV,比基体组织高,而暗层硬度值仅为512 HV,较基体组织低.白层表面存在大小为612.24 MPa的残余拉应力,且随着白层的增厚而增大,而暗层则呈现出残余压应力.当白层较厚时,白层内会出现微裂纹,其中以贯穿白层的中位裂纹以及白层外侧和白层/暗层过渡区的横向裂纹居多.

基于微量润滑磨削的双喷口喷嘴雾化仿真分析

为了减小磨削时砂轮表面气障层的影响,提高磨削液润滑和冷却的效果,设计了一种双喷口结构的喷嘴。分析了微量润滑雾化机理,采用二级雾化理论建立了雾化数学模型,对双喷口喷嘴的雾化过程进行了仿真分析,并对仿真结果进行了验证。研究结果表明:双喷口喷嘴能有效减小雾滴直径,提高磨削液的雾化效果;辅助喷口雾滴可以扰乱砂轮表面的空气环流,减小气障层对主喷口雾滴流向的影响,促使主喷口喷出的雾滴能顺利进入磨削区。

矿用隔爆型干式变压器箱体的设计与受力分析

对大型矿用隔爆型干式变压器箱体结构进行了研究。

CBN-WC-10Co复合材料单纤维切削性能

利用放电等离子烧结技术和电火花线切割技术制备了尺寸为6 mm×0.8 mm×0.8 mm的CBN-WC-10Co复合材料纤维,刃磨后纤维前角为0°、后角为20°、刃口锋利平直,能够将这种CBN-WC-10Co纤维替代传统CBN磨粒并进行有序排布制备成有序化纤维刀具。开展了单纤维和单颗CBN磨粒在相同条件下单道切削TC4钛合金的对比试验。结果表明,CBN-WC-10Co单纤维的切削力比(Fn/Ft)、切削比能小,且加工质量可与CBN单颗磨粒相媲美;切削时纤维是以零前角对工件进行切削加工,且纤维的两侧面均与加工表面始终保持相互垂直,工件材料受到纤维的挤压作用而向纤维前端及两侧塑性流动大大减少,切削划痕两侧和切出端的材料堆积现象大为减轻;纤维切削划痕沿着切削方向的材料去除率为98.1%~99.1%,材料堆积率为0.9%~1.9%,而磨粒的材料去除率和材料堆积率分别为-54%~86%和10%~160%,表明纤维的材料去除性能比单颗磨粒的好,因此,可以适当地增大纤维的切削参数来实现材料的高效切削加工。

特种加工课程教学改革研究与实践

特种加工课程是培养机械设计与制造人才所必需的一门高新技术专业课。针对该课程目前存在的主要问题,对特种加工课程的教学内容、教学手段和教学形式等方面进行了改革尝试,就如何提高学生的学习兴趣和主动性,提高教学效果等问题进行了一些有益的探索,并取得了较好的效果。

地方高校机械类专业实践教学体系构建研究

针对地方高校机械类专业的特色和人才培养目标,建立了"一条线、双导师、三阶段、四层次、七模块"的实施实践教学体系,并探讨了该实践教学体系的具体实施方案,旨在能够真正培养出高质量,且能适应地方经济发展和社会进步需求的机械工程专业应用型创新人才。

基于Solid Works的斗轮机关键零部件参数化设计

以斗轮机关键零部件作为研究对象,论述了参数化建模技术基本原理,对基于SolidWorks参数化设计的主要方法进行了详细介绍,并介绍了斗轮机关键零部件三维参数化设计的具体实现过程。

桥式起重机端梁三维有限元受力分析

在分析了桥式起重机端梁受载情况的基础上,建立了桥式起重机端梁的三维有限元模型,采用商业有限元软件对算例进行了数值计算.通过分析计算可以显示出端梁的变形情况、最大应力值和位移值,可以读取端梁上任一位置的应力值和位移值.仿真结果表明,该算例的强度和刚度均满足要求,根据计算结果可以对端梁结构进行适时改进.

平面磨削温度及其对表面质量影响的实验研究

采用热电偶和三向测力仪分别测量了不同磨削条件下接触区的温度和力,并使用电子扫描显微镜和表面轮廓仪对已磨表面形貌和粗糙度进行了观测。实验表明,磨削参数对磨削温度有很大影响,同时磨削温度和实际接触长度相互影响。从切屑的形成机理和变形状态的角度出发,分析了顺磨时磨削温度高于逆磨时磨削温度的原因。讨论了磨削温度同已磨表面形貌及粗糙度之间的关系,结果发现,当磨削温度不足以使已磨表面出现明显烧伤时,磨削温度对表面粗糙度值的影响不大。

地基SAR子图相干合成快速成像算法

地基合成孔径雷达(Ground Based Synthetic Aperture Radar,GB-SAR)差分干涉技术可获得亚毫米级的测量精度,在人造大型建筑物和地表形变监测领域具有广泛的应用前景。在成像处理方面,地基SAR成像几何构型具有合成孔径极短、方位波束宽、成像范围大的特点,与传统机载、星载SAR系统有很大差别,现有成像算法大都不能有效满足地基SAR实时成像处理需求。为此,本文提出一种基于子图像相干合成的地基SAR快速成像算法,能够实现地基SAR宽角度、近远场混合大场景数据的快速处理,得到伪极坐标系下成像结果。最后,利用仿真数据和实测数据对本算法进行了验证,证明了算法的有效性。

碳材料掺杂对镁基氢化物释氢性能的影响及其微观机理

选取石墨与石墨烯两种碳材料作为掺杂剂,采用机械球磨方法分别制备纯Mg H2、Mg H2-10%石墨(质量分数)及Mg H2-10%石墨烯3种储氢体系,并结合XRD、SEM、DSC-TG实验表征手段与具有原子尺度模拟能力的第一性原理计算方法,研究碳材料掺杂对Mg H2释氢性能的影响及其微观机理。结果表明:微量石墨与石墨烯的掺杂使得Mg H2释氢温度得到降低,相比之下,石墨烯掺杂效果较为明显,其掺杂致使Mg H2初始释氢温度降低近33℃。此外,石墨与石墨烯掺杂均有助于抑制球磨过程中颗粒的团聚,起到结构限域的作用,促进Mg H2快速释氢。第一性原理计算表明,碳材料掺杂改善Mg H2释氢性能的内在原因在于其掺杂削弱了Mg—H间的键强,降低了H原子从Mg H2基体中释放时的解离能。

往复流散热方式的锂离子电池热管理

为解决电池模块内部单体电池间的温度不均匀性而影响电池的使用性能和寿命的问题,本文中采用了一种往复流冷却方式,使冷却空气流动方向周期性逆转,以降低单向流空气冷却方式时单体电池沿空气流方向的温度梯度。结果表明,采用往复流冷却方式后,在1C和13.33C放电倍率下,电池温度均匀性分别提高了12.1%和62.4%,电池模块的使用性能和安全性得到改善,电池使用寿命得以提高。同时,文中还利用计算流体动力学虚拟试验与正交优化相结合,对影响往复流散热性能的往复流入口的速度与温度和往复周期3个参数进行了优化,并揭示了它们对电池最高温度和温差的影响规律。

MgH_2的表面稳定性及其解氢热力学的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,通过计算MgH2两种不同表面((001)和(110))的几何、能态及电子结构,考察其表面稳定性、解氢热力学及其与微观原子及电子结构间的内在关系。结果显示:MgH2(001)和MgH2(110)表面均未发生结构重构现象,两者均为MgH2晶体的稳定解理面,相比而言,MgH2(110)表面具有更高的结构稳定性。平均解氢焓与单H原子解离焓的计算结果表明,MgH2(001)表面具有较佳的解氢热力学。原子及电子结构分析表明,MgH2表面的结构稳定性和解氢热力学与表面H、Mg原子各自的配位数以及体系在费米能级附近的能隙密切相关,即较少的配位数与较窄的能隙对应着表面较低的结构稳定性与较佳的解氢热力学性能。