液体静压运动副的四轴联动精密加工机床结构设计

大口径平面、球面、非球面光学元件广泛应用于光刻机、高能激光器、高分相机等高端装备的光学系统中,尺寸大于400 mm×400 mm、表面轮廓精度均方根值(root mean square,RMS)优于1μm等技术指标是大口径光学元件在磨削加工阶段的目标精度要求。磨削工艺主要面临如何实现高平滑的表面轮廓加工以及控制亚表面损伤层深度等问题。根据已有的实验研究,磨削机床采用高精度的液体静压运动副,可以有效地提高光学元件抛光后表面轮廓的平滑程度以及降低亚表面损伤层的厚度。具备上述特性的高性能磨削机床国外对中国禁运,而国内尚无成熟的商品。因此,文章研制了一种采用液体静压运动副的四轴联动精密加工机床,分析了机床的主要构型,进行了机床主要运动部件的精度分配,完成了基于液体静压运动副的X/Y/Z/C四轴的设计方案,最后进行了光学元件磨削加工工艺实验,实现了380 mm×541 mm口径微晶玻璃磨削面形精度±0.471μm(RMS值)、表面粗糙度Ra0.3μm的加工目标。

柔性石墨金属复合结构密封垫片研究进展

新型碳材料中,柔性石墨因其高耐候、抗辐射、低膨胀和良好的自润滑性而得到广泛应用,被誉为“当代密封之王”。但由于柔性石墨的多孔性、吸油性、低强度等缺点导致服役中易出现压溃、散架状况,严重制约了该材料的应用推广。柔性石墨复合材料兼具石墨和金属两者的优异性能,能够形成多道密封,逐渐成为石油、化工、汽车、核电等领域极端工况下密封材料的首选材料。文章分析了复合垫片的结构形式以及构成情况,并对石墨密封件在石化、核电等领域的应用前景和发展趋势进行了展望。

基于多项式加减速的多头螺纹磨削算法研究

对多头螺纹进行磨削加工时,为了实现砂轮与切入点对齐,砂轮需要回到零点,并在零点等待一转信号和主轴转过偏转角度,而等待固定的信号会导致插补效率降低。针对这一问题,设计了一种基于混合非对称多项式加减速控制算法的多头螺纹快速分头算法。首先,分析了螺纹分头原理和砂轮切入方法,提取了切入点选择特征;然后,采用分区建立了插补时间规划模型,根据插补时间规划方法和砂轮切入点选择特征,建立了砂轮与每个切入点对齐的脉冲时间变化模型;之后,根据五次速度曲线加减速控制算法和三次速度曲线加减速控制算法的基本原理,设计了混合非对称多项式加减速控制算法模型,建立了参数控制模型及快退区目标速度预测模型;最后,采用MATLAB仿真的方法,验证了多头螺纹快速分头算法的正确性和有效性。研究结果表明:在工况1、工况2条件下(螺纹头数分别为20、25,其他条件相同),顺序切入和对称切入的加工效率分别提高了12.98%、0.67%,根据工况参数可以确定加工效率最高的砂轮切入方法;采用变加减速控制的方法,在快退区减速段可以实现±4 ms的容差控制目标,降低了砂轮与切入点对齐算法的容差压力;采用混合非对称多项式加减速控制算法,可以对多头螺纹快速分头插补和加加速度进行柔性控制,以提高螺纹分头的效率。

电火花沉积技术研究现状及发展趋势

详细介绍了电火花沉积技术的基本原理及其放电机理,从电极材料、工艺参数、沉积设备自动化及与其他技术复合加工等方面论述了该技术的研究现状和最新进展,旨在提高电火花沉积层的耐磨损、耐腐蚀及抗氧化等性能,为其试验的制定和生产提供一定的参考。最后分析了该技术的应用现状、发展中存在的主要问题以及与国外的差距,指出我国表面技术研究者未来的主要研究方向,为其在各工程领域中的推广应用提供参考。

稀土Ce对高性能硅白铜焊料组织、析出和性能的影响规律研究

为研究Ce族稀土元素对高性能硅白铜焊料的凝固组织、固溶组织、时效析出行为和性能的影响规律。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电子探针(EPMA)等设备,对添加不同Ce含量的Cu-Ni-Si焊料进行组织观察和性能测试。结果表明:Ce族稀土元素的添加显著细化了硅白铜焊料的凝固组织,焊料凝固组织晶粒尺寸由未添加前的200μm减小到添加后的40μm。添加Ce元素抑制了焊料的固溶再结晶进程,细化了再结晶晶粒尺寸,添加Ce前再结晶温度为900℃,添加Ce后提高至950℃,添加Ce前再结晶晶粒尺寸为180μm,添加Ce后缩小为90μm。Ce元素的添加可促进Ni、Si元素的析出和抑制过时效阶段析出相的长大,但不改变时效析出相的类型,时效析出相为圆盘状的δ-Ni2Si和棒状的β-Ni3Si。Cu-3.2Ni-0.75Si-0.06Ce硅白铜焊料焊料在450℃时效4 h后达到最佳性能,抗拉强度为747 MPa,剪切强度为454 MPa,相较于未添加Ce元素的Cu-3.2Ni-0.75Si焊料,抗拉强度提高了117 MPa,增幅为18.6%,剪切强度提高了91 MPa,增幅25%。

基于硬质合金/钢异质钎焊感应加热有限元仿真

【目的】为了能将感应线圈磁场聚集在硬质合金与钢基体结合处,提高加热效率,设计适用于运动连续钎焊的特殊线圈机构。【方法】根据麦克斯韦方程组和温度微分方程,建立电磁场与温度场耦合的有限元数学模型,通过有限元软件Ansys Maxwell,建立了感应线圈与焊接工件之间的电磁场-温度场耦合数学模型,计算仿真了所设计感应线圈的磁场分布强度与所焊接区域的温度场分布。【结果】利用自主研发的建工钻头钎焊设备进行大量焊接试验,通过测量焊接区域的温度,并与仿真值进行对比,验证了仿真值与实测值吻合较好。【结论】该文研究结果可为感应线圈设计、感应线圈电磁场分布研究提供理论依据,并为改进硬质工具钎焊工艺、改善钎焊区域温度场分布提供技术参考。

超声振动振幅对金属表面滑动性能影响的研究

超声减摩是一种有效的减摩方法,已有诸多研究和试验。基于已有理论成果,研究超声振动振幅对金属表面滑动性能的影响。将摩擦学动载荷分析与微观表面超声振动运动学相结合,建立减摩特性理论模型。引入振幅作为第一变量,减摩效果随着振幅的增大而提升。根据平面微观接触的相对振动,建立表面形貌理论模型。通过改变单参数进行对照试验,将试验结果和理论结合,分析振幅增大过程中水平超声振动和垂直超声振动在减摩中的作用,并明确主导因素。

高硬度结构件绿色平面抛光工艺研究

针对精密气体静压转台高硬度结构件超精密加工需求,研究并提出一种高硬度结构件绿色平面抛光工艺。采用单因素试验法,优化抛光液组分,当磨粒粒径为3μm,磨粒浓度质量分数为20%时,抛光工件的表面质量最优。采用正交试验设计,分析各工艺参数对加工表面质量的影响规律,进而获得最优因素水平组合。

直线导轨矫直工艺参数研究

矫直是直线导轨生产制造的关键工序,辊式矫直具有良好的通用性和适应性,并且具有矫直效率高的特点。对直线导轨矫直工艺参数进行研究,分析矫直过程中各工艺参数的变化对矫直效果的影响。通过矫直后导轨残余应力和直线度,明确压下量、矫直速度、矫直辊面与导轨面接触质量三个工艺参数对矫直效果的影响。研究表明,压下量对矫直效果影响最为显著。压下量较大或较小时,直线度误差均会偏大,同时应力分布有较大区别。矫直速度、矫直辊面与导轨面接触质量对矫直效果的影响较小。通过设置合理的工艺参数,能够明显改善矫直后导轨的直线度。

轧制温度对GCr15钢直线滚动导轨残余应力和直线度的影响研究

热轧成形是生产直线滚动导轨的关键工艺之一,轧制温度的控制对于保证导轨残余应力和直线度具有至关重要的作用。基于ABAQUS仿真软件开展了GCr15钢直线滚动导轨热轧过程的仿真模拟,研究了不同轧制温度对轧件残余应力和直线度的影响。结果表明:轧件横截面的轧制方向的残余应力从轧件中心到边缘呈现出典型的“M形残余应力分布”。随着轧制温度的升高,轧件沿轧制方向残余应力分布的均匀性得到提高;除了轧辊顶角对应轧件区域残余应力随着轧制温度上升而上升以外,轧件其余区域的残余应力均随着轧制温度的上升而下降,这表明轧制温度的升高有利于提高轧制过程中金属塑性变形能力,有利于轧件变形更加均匀;轧件直线度与轧制温度之间没有简单的线性关系,而是表现出波动的趋势,不同轧制温度下轧件的直线度变化明显,最大直线度与最小直线度之间相差0.121mm,800℃、900℃和1000℃下的直线度相对较好,表明可能存在一个或多个温度范围,在这些范围内材料的性能和轧制过程的条件能够达到最佳平衡,从而获得较好的直线度。

国有企业办公用品采购人员廉洁意识提升策略研究

本文旨在深入研究国有企业办公用品采购人员的廉洁意识问题,探讨廉洁意识在国有企业中重要性,国有企业办公用品采购人员的廉洁意识存在的问题,通过过教育、培训、建立廉洁文化和激励机制透明采购流程建设、监察机制的强化,以及社会责任与道德倡导的推动等方式为提高国有企业办公用品采购人员的廉洁意识提供见解,并为未来的研究和实践提供有益参考。

激光焊接过程的熔池动态行为研究

文中首先采用高速摄像在线监测系统对激光自熔焊、激光填丝焊熔池动态行为进行分析,并对焊缝成形进行对比分析,进一步采用数值模拟的方法对激光自熔焊、激光填丝焊填充金属作用下的焊接熔池动态行为进行对比分析.研究结果表明,激光自熔焊匙孔壁后方熔池表面附近出现由匙孔开口处向熔池尾部流动的情况,在匙孔开口后方出现了金属隆起,金属的隆起尺寸较大,激光自熔焊焊缝成形较差,表面有凹坑出现.激光填丝焊匙孔壁后方熔池表面出现由匙孔开口处向熔池尾部流动的情况,但在其下方出现由熔池尾部回流向匙孔的流动,虽然也会产生焊接飞溅,但焊接飞溅的尺寸相对较小,而且由于液态金属的填充作用,焊缝表面不易出现下凹的缺陷,焊缝成形良好.与激光自熔焊相比,液态熔滴进入熔池后,匙孔壁后方的熔体流动速度波动程度明显增大.

C/C复合材料钎焊接头应力场的有限元分析

异种材料钎焊接头中的残余应力是接头连接质量低的主要原因之一。本工作基于热-弹-塑性理论,以Abaqus有限元软件为平台,采用数值模拟计算的方法,研究C/C-C/C、C/C-TiAl同种及异种材料钎焊接头残余应力状态,揭示应力分布对接头连接性能的影响。结果表明:不同钎焊接头中,等效应力大小和分布状态不同。同种材料接头中应力集中分布在钎缝和C/C复合材料钎焊面棱角处,从外向内逐渐减小;异种材料接头中,应力集中在靠近钎缝区域的C/C复合材料上,从内向外逐渐减小。影响接头性能的应力主要为钎缝轴向正应力和垂直于轴向的切应力。同种材料接头中残余应力较小,C/C复合材料受轴向拉应力几乎为零,影响其连接性能的主要是切应力。异种材料接头中残余应力较高,C/C复合材料中最大轴向拉应力分布在棱角位置,最大切应力分布在钎焊面内部。

基于S型加减速的内螺纹磨削算法研究

针对内螺纹磨床磨削丝杠螺母内螺纹时,砂轮与螺纹切入点的对齐需要等待一转信号问题,提出一种平动轴进给速度规划方法。基于5段S型加减速控制算法和主轴脉冲信号产生原理,根据螺纹插补运动规律计算加加速、减加速和匀速插补时间,将数控系统等待的脉冲时间分配到整个加速过程,使数控系统不等待一转信号,砂轮回到零点后直接进行插补计算,并防止“乱扣”。通过仿真实验对比了传统的等待一转信号的处理方法,验证了算法的可行性和在循环磨削时降低机床振动,提高运动精度和精度保持性,提高内螺纹磨削效率的实际应用价值。

钢的激光淬火研究现状

综述了激光淬火技术在钢中的研究及应用现状,激光淬火技术是目前应用最广泛的表面硬化工艺之一,几乎可以应用于所有钢铁材料的表面硬化。介绍了激光淬火技术的原理及设备,总结了激光淬火技术对钢铁材料耐磨性及硬度的提升,并从激光工艺参数、材料自身性质、外部环境条件出发,介绍了其对激光淬火后材料性能的影响因素。介绍了适用于钢的激光淬火工艺研究现状,采用离散激光淬火进一步提升材料耐磨性,采用多道次激光淬火进一步细化晶粒,采用激光复合强化技术提升材料的综合性能等。从激光淬火温度场模拟、组织转变、硬度预测等方面介绍了激光淬火过程的模拟仿真技术,展望了激光淬火技术在钢铁材料上的进一步发展,找到可提高材料性能的新工艺,并将其推广至生产应用上。将数字仿真技术与激光淬火相结合,模拟钢铁材料激光淬火后的耐磨性、耐蚀性等复杂物化性能,是研究者们工作的重点。

农业旋耕刀具耐磨降阻减粘技术研究

针对旋耕刀降阻降耗、减粘脱附和耐磨延寿等性能需求,提出一种金刚石钎涂耐磨涂层制备方法,并与电弧熔覆耐磨焊丝涂层、等离子堆焊WC涂层进行对比研究。结果表明,金刚石钎涂层中金刚石分布均匀且与钎料结合良好,充分发挥了承载相作用,耐磨性明显优于电弧熔覆涂层和等离子堆焊涂层,磨损失重仅为0.0562 g,且田间试验结果表明,金刚石钎涂旋耕刀可持续耕作2500亩以上,为电弧熔覆旋耕刀和等离子堆焊旋耕刀使用寿命的4.12倍和3.13倍;田间试验结果表明,其旋耕作业扭矩为584.66 N·m,为电弧熔覆旋耕刀和等离子堆焊旋耕刀旋耕扭矩的79.1%和89.9%,其土壤粘附率为0.8%,为电弧熔覆旋耕刀和等离子堆焊旋耕刀土壤粘附率的53.3%和70.2%,表现出优异的降阻减粘性能。

表面织构化对铜基钎料润湿流铺的影响研究

为改善钎料在基板表面的润湿性能,采用激光加工技术在T2紫铜基板表面加工了两类不同阵列间距的直线型织构和网格型织构,探究表面织构对钎料润湿性能的影响。以BAg25CuZnSn焊条、BCu93P-A粉末为钎料,在T2紫铜表面进行润湿性试验,探讨表面织构类型及织构间距对钎料在T2紫铜基板上润湿性的影响。试验结果表明:对T2紫铜基板表面织构化,钎料铺展面积增大,钎料为BCu93P-A、网格型织构阵列间距为100μm时,铺展面积最大为322.4 mm^(2);随着织构阵列间距的减小,两种钎料的铺展面积均逐渐增大,且直线型织构化的基板润湿性能小于网格型织构化的基板。

盾构滚刀性能检测研究现状及发展趋势

盾构/隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)刀盘的关键核心部件刀具,直接影响掘进能力和作业效率。但是,目前刀具检测评价技术发展滞后,相关检测设备缺失,性能检测评价方法不统一。通过对现有盾构滚刀耐磨性、密封性、承载力等检测技术的应用情况和局限性展开分析,探讨滚刀性能检测技术未来的发展方向,提出应聚焦可进行量化评价的规范化、标准化检测和评价方法,结合工程应用的检测需求,构建可实现多参量数据获取的检测装备和平台,有效指导刀具生产、选用与维护。

CuTi对Ti-6Al-4V钛合金表面金刚石/AlSi复合钎涂层组织与耐磨性能的影响

钎涂为提高部件表面耐磨性能提供新的技术方案。AlSi钎料可用于钛合金钎焊,但采用AlSi钎料在Ti-6Al-4V钛合金表面钎焊金刚石颗粒难以实现牢固连接,本工作通过在AlSi钎料中添加CuTi合金粉,制备了AlSi复合钎料,并通过感应钎焊在Ti-6Al-4V钛合金表面制备了金刚石复合钎涂层。研究结果表明,溶解在AlSi合金中的CuTi颗粒增加了钎料,改变了金刚石颗粒在钎涂层中的分布。钎涂层合金基体主要由α-Al、共晶硅、CuAl 2和Ti(Al_(1-x)Si_(x))3组成;随着CuTi合金含量的增加,复合钎涂层中的Ti(Al_(1-x)Si_(x))_(3)形态由板条状向胞状转变。当CuTi含量为10%(质量分数)时,金刚石复合钎涂层的耐磨性能最佳,这是由于Ti含量的增加提升了钎料与金刚石颗粒的结合强度,同时,原位反应生成的CuAl_(2)、TiAl_(3)硬质颗粒均匀分布于钎涂层中,从而有效提高AlSi合金基体的显微硬度。

基于多传感器多元特征融合决策的铣刀磨损辨识方法

针对铣削加工过程中刀具磨损预测准确率低、单一传感器覆盖特征缺乏对照的问题,提出了一种结合粒子群优化(PSO)-最小二乘支持向量机(LS-SVM)算法与多传感器特征的刀具磨损判断方法。首先,构建了以振动、切削力和声发射为刀具磨损监测信号的磨损辨识系统;然后,采用时域特征:最大值p1、均方根p2、标准差p3、绝对值均值p4结合小波频段能量特征分析的方法进行了铣削加工信号分析,采用PSO-LS-SVM算法建立了刀具磨损状态识别模型和刀具磨损量预测模型;最后,通过时域与小波分析,从采集到的振动、铣削力及声发射信号中提取了71维信号特征,并优化降维至24维;以24维特征作为输入,刀具磨损状态和刀具磨损量为输出,对该刀具磨损识别及预测算法进行了验证。研究结果表明:基于PSO-LS-SVM算法的刀具磨损状态辨识模型在多传感器特征方面的磨损识别准确率为99.39%,相比单传感器特征,其识别准确率更高;刀具磨损量预测模型的预测精度达到了99.75%,相比其他模型,平均准确率提高了8.02%。