箱底薄壁瓜瓣镜像铣削加工稳定性分析

贮箱箱底采用薄壁瓜瓣拼焊技术成形,瓜瓣尺寸大、壁厚薄,针对其镜像铣削加工过程中的易发生颤振问题,提出一种薄壁瓜瓣镜像铣削加工的稳定性分析方法.首先,根据铣削力的相互作用关系,将整个镜像铣削加工系统分为机床主轴-刀具子系统和工件-辅助支撑子系统,建立由再生效应产生的动态切削厚度模型和圆弧铣刀动态铣削力模型,建立同时考虑刀具端径向两个方向和工件端法向振动的刀具-工件-辅助支撑系统三自由度动力学模型.然后,基于锤击实验法获取机床主轴-刀具子系统、工件-辅助支撑子系统的动力学参数,基于半离散时域法对薄壁瓜瓣镜像铣削加工稳定性进行预测.最后,开展薄壁瓜瓣镜像铣削加工实验,分析提出的薄壁瓜瓣镜像铣削加工稳定性预测方法的准确性.结果表明:辅助支撑的引入使工件远离卡具位置法向局部刚度最高提升了约7倍,与刀具径向刚度相近,都处在1×10^(7) N/m数量级,刀具端和工件端的动力学特性会同时影响整个镜像铣削系统的加工稳定性,铣削动力学模型中工件子系统和刀具子系统需同时考虑.建立的三自由度动力学模型及预测的稳定域具有较高的预测精度,对实现薄壁瓜瓣的稳定高效加工具有重要的理论意义和工程应用价值.针对3.35 m级贮箱箱底薄壁瓜瓣镜像铣削加工,考虑到精加工中薄壁瓜瓣减薄厚度要求,主轴转速选择在6000~7000 r/min范围时,推荐切深选择1.0 mm.

TiC晶须增韧Si_(3)N_(4)基复相陶瓷的显微组织与力学性能

以α-Si_(3)N_(4)为基体,TiC晶须(TiC whisker,简称TiC_(w))为增韧相,Al_(2)O_(3)、Y_(2)O_(3)和TiO_(2)为烧结助剂,采用热压烧结技术制备了Si_(3)N_(4)-TiC_(w)复相陶瓷材料,分析了TiC晶须含量对其显微组织及力学性能的影响。结果表明:Si_(3)N_(4)基体在烧结过程中α-Si_(3)N_(4)相部分转变为β-Si_(3)N_(4)相。TiC_(w)含量小于30 vol%时均匀分布在Si_(3)N_(4)基体中,与Si_(3)N_(4)具有良好的化学相容性。加入适量的TiC_(w)降低了Si_(3)N_(4)颗粒之间的表面扩散,抑制了Si_(3)N_(4)晶粒的异常长大,提高了复相陶瓷材料的致密度。当TiC_(w)含量为30 vol%时,Si_(3)N_(4)-TiC_(w)复相陶瓷材料的性能最佳,致密度达到97.71%,抗弯强度达到720.463 MPa,断裂韧性达到7.6 MPa·m^(1/2),维氏硬度达到18.412 GPa。

无润滑条件下工艺参数对Al6063金刚石线切表面粗糙度影响

金刚石线锯因具有超高的硬度和耐磨性,常用于切削各种硬质材料,因加工过程摩擦较为剧烈,通常加冷却润滑介质,但一些特殊需求下,铝合金需要线切时无法施加冷却液。基于单因素试验法,在无润滑条件下进行了Al6063材料的线锯试验,分析了加工表面不同区域粗糙度的分布规律以及配重、线速度与进给速度对加工表面粗糙度的影响规律。结果表明,加工面中间位置表面粗糙度最大;在试验范围内配重越大,对应的表面粗糙度值越小;金刚石线锯线速度越大,其表面粗糙度值越小;进给速度越小,所对应的表面粗糙度值越小。试验结果对提高加工表面质量有实际参考价值。

CFRP纤维方向对切削过程影响规律的仿真研究

碳纤维增强复合材料是一种典型弹脆性材料,其纤维铺层方向与材料加工性能、破坏机理和切削质量有着密切的关系。针对复合材料各向异性的特点,利用Abaqus/Explicit有限元仿真软件,基于Hashin失效准则,建立碳纤维复合材料单向纤维铺层二维正交切削宏观模型。研究不同铺层方向条件下纤维和基体的破坏机理,开展复合材料平面铣削试验,并将试验加工得到的铣削表面与仿真结果进行了比较,验证了模型的合理性。

基于回归法的钛合金(Ti-6Al-4V)插铣铣削力建模分析

针对钛合金(Ti-6Al-4V)的切削特点,研究了具有高速、高效特点的Ti-6Al-4V的插铣过程,分析了切削力的特点,构建了切削力分析试验平台,对铣削力的变化规律进行了研究,采用Taguchi正交试验法,运用多元线性回归法进行数值拟合,建立Ti-6Al-4V插铣过程铣削力模型．经试验验证,该模型是有效的,铣削力误差在10%以内,为研究钛合金插铣过程提供了依据．

基于开放式数控系统的车刀磨损监控技术研究

研究了采用工业PC机、电机控制卡和数据采集卡构成的开放式数控系统的体系结构和功能。在加工过程中,数据采集单元实时采集刀具的振动信号,经过数字滤波,运用多元回归建模技术,建立了车削过程刀具磨损监测模型。该方法也可以方便地建立适合不同切削过程要求的监控模块。实验表明,在开放式数控系统平台上,可实现车刀磨损程度监控技术,保证了加工过程的稳定性。

螺旋铣孔技术在航空制造装配业中的发展应用

在当今机械工业产品发展迅猛、更新换代频繁的时代,特别针对高新技术密集的航空、模具行业,螺旋铣孔技术提高了制孔工艺效率、产品质量和企业收益率。这种技术采用了全新的、先进的工艺,在新型材料(如碳纤维复合材料、钛合金等)上打孔,也能取得非常高的孔质量,从而为促进企业新产品的开发提供了保证。

插铣技术的研究现状

插铣技术是一项正在发展的新型加工技术,由于插铣具有效率高、能够快速切除大量金属的优点,并且非常适合于加工难加工材料(如钛合金)和一些复杂曲面的零件,因此在许多领域,尤其是在航空航天领域正在逐步扩大应用。目前国内外各大高校、科研机构以及一些公司开发部门对插铣相关技术的关注不断加深,使得对插铣的研究不断深入,从而对其切削机理更加了解,适用于插铣的CAD/CAM软件和插铣专用刀具也会不断完善和发展。

混联机器人UD-CFRP铣削过程切削力及加工质量分析

随着碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)在航空航天领域应用比例的增多,其切削加工也逐渐成为研究热点。基于TriMule混联机器人加工平台,通过螺旋立铣刀CFRP铣削实验,识别了不同切削条件下对应的切削力系数,发现CFRP铣削过程中的径向、切向切削力系数可以表示为纤维切削角的三角函数。结合不同切削参数的CFRP铣削实验对所提出的铣削力模型的准确性进行验证,分析了纤维切削角对CFRP铣槽加工质量的影响规律。在CFRP铣削加工中,毛刺按照其形成机理可以分为Ⅰ型和Ⅱ型两种,其中Ⅰ型毛刺由纤维在切削平面的弯曲变形引起,Ⅱ型毛刺由纤维在切削平面和垂直于切削平面的弯曲变形引起。试验结果表明,Ⅰ型毛刺长度随起始纤维切削角βs的增大而减小,Ⅱ型毛刺长度随截止纤维切削角βe的增大而增大。

基于开放式数控系统的车削加工过程监控技术研究

本文以开放式数控系统为基础 ,设计了在频域内用于刀具磨损监测的带通数字滤波算法 ,通过实时采集切削工况参数 ,实现了对车削加工过程的监控。本文介绍了该监控方法的设计原理和实现过程 ,还对该方法进行了实验验证 。

铝合金插铣过程中工件表面温度的建模与试验分析

基于LabVIEW软件建立了切削温度数据采集和分析系统,以此为测试平台,通过埋热电偶法对铝合金工件插铣过程中已加工表面温度进行在线动态测量,并利用最小二乘法对试验数据进行回归分析,建立了已加工表面温度的经验模型,得出了切削参数对切削温度的影响规律,为优化切削参数、研究刀片磨损机理提供了参考数据。

基于信号谱熵的模糊Hamming网络缺陷识别

无缝钢管损伤监测和诊断的关键在于缺陷信号特征的提取和识别.作者研究了无缝钢管内伤、外伤及孔洞等缺陷信号的频域特征,提取信号二维谱熵指标作为特征指标,运用改进的模糊Hamming神经网络识别方法,对无缝钢管的缺陷进行识别.结果表明,该方法具有很高的识别精度,实例中识别准确率达100%.由于该识别方法不需要示教学习过程,因此能够应用于实时在线缺陷识别.

不同纤维方向角时碳纤维增强树脂基复合材料切削力建模

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)切削中,存在纤维断裂、基体失效和界面相失效等多个过程,且不同纤维切削角时切屑形成机理不同,因而CFRP切削力的有效预测非常困难。对此本文结合最小势能原理和Winkler弹性地基梁理论,基于CFRP代表性单元(RVE),利用其微元求解纤维挠曲变形方程,分别分析了不同纤维方向角时三个切削变形区的力学行为,并完成纤维临界损伤长度的预测,最终形成不同纤维方向角时的CFRP切削力解析模型。通过CFRP直刃铣刀铣削实验,进行了切削力模型的验证,当纤维方向角在0°~180°时,切削力计算值和实验值随纤维方向角的变化趋势相吻合,切削力大小误差在15%以内。切削力随纤维方向角的增大先增后减,分别在90°和45°附近转变变化趋势。切削形貌表明,纤维方向角为135°时,CFRP铣边加工质量较差,临界损伤长度也较大。建立的切削力解析模型可以较为准确地预测CFRP正交切削力,可为CFRP切屑形成中的力学行为分析提供理论指导。

CFRP三维铣削仿真模型的建立及层间损伤分析

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有层间结合强度低、各向异性等特点,切削过程中易产生层间损伤。为了对CFRP铣削加工过程中的层间应力、层间损伤进行研究,建立了复合材料三维铣削仿真模型。该模型在结构上采用等效均质建模,层内单元利用VUMAT子程序建立了三维Hashin起始失效准则以及损伤演化过程模型,层间采用Cohesive单元连接以模拟层间损伤的产生及扩展。通过与实验切削力数值的比较,验证了仿真模型的准确性。利用该模型分析了切削力、层间应力及层间损伤随纤维方向角(0°、45°、90°、135°)的变化规律。结果表明:铣削过程加工损伤主要集中在近工件表面。铣削力、层间应力、层间损伤受纤维方向角的影响,纤维方向角为90°与135°时,轴向铣削力较大,层间应力与层间损伤均随纤维方向角的增加而增大,纤维方向角为135°时,层间应力最大,层间损伤最严重。

螺旋铣孔工艺参数对CFRP分层的影响研究

选取螺旋铣孔过程中切削速度、轴向进给以及偏心量为对分层产生主要影响的工艺参数。为得到建模所需数据,切削实验采用三因素三水平全因素实验设计,并使用螺旋铣孔工艺专用涂层刀具。基于实验数据,通过多元非线性回归-响应曲面法,建立分层缺陷和螺旋铣孔工艺参数之间的数学模型,并用MATLAB画出响应曲面图,最后通过曲面图直观地分析了三种参数对分层的影响,指出两个导致分层的主要因素。

钛合金插铣过程刀具切削性能的模糊综合评价

将切削力、切削热、磨损和振动作为评价因素,对4组插铣铣刀的切削性能进行了模糊综合评价。结果表明,具有刀片1几何形状和结构的刀片在钛合金插铣过程中具有很好的切削性能。

微分处理方法在漏磁检测信号分析中的应用研究

提出用微分方法处理含有趋势项和幅值相等的内外伤漏磁检测信号 ,对微分算法及其选取进行了深入探讨。试验结果表明 ,经过微分处理后 ,内外伤缺陷区别明显 ,内外伤信号的幅值与直接提取原始信号内外伤缺陷的幅值相比差别明显 。

模糊-积分控制器在水处理过程中的应用

设计了一种具有积分环节的模糊控制器,并由西门子S7—200系列PLC实现.将模糊-积分控制器应用于反渗透水处理设备中,结果证明可实现水处理过程电导率实时自动控制,提高了反渗透水处理过程中设备的工作效率和原水的利用率.

动态测试与信号分析系统研究与应用

本文介绍了动态测试与信号分析系统的特点和功能,介绍了该系统连续大样本采集功能,实例说明小波分析等信号分析方法在机械故障诊断中的应用。

一种改进的特征面积和特征能量计算方法及其应用

特征面积、特征能量算法是时域分析方法中识别信号局部突变的有效手段 ,但传统算法在用于含有低频或直流干扰信号的场合时具有局限性。分析了无缝钢管在线漏磁检测原理 ,对钢管缺陷识别技术中的特征面积、特征能量算法进行了改进 ,提出了新的算法。结果表明 ,利用改进后的算法对有缺陷区域的特征面积、特征能量进行计算的结果与无缺陷区域的计算结果差别明显 ,二者之比有大幅度提高。有外伤与无伤特征面积之比值大于 2 8,特征能量之比值大于 90 0 ,有内伤与无伤特征面积之比值大于 10 ,特征能量之比值大于 90。以此特征面积和特征能量作为特征量识别钢管缺陷及判断内、外伤的类型 ,效果良好。该方法容易实现 。