多模式超声辅助压缩机床关键零部件设计与试验

设计并研制了一台多模式超声辅助压缩机床,并对其超声驱动系统与振动系统关键零部件进行了详细设计。通过对超声振动系统进行设计,保证了两超声振子性能参数相近并在精压缩模式下正常工作。超声驱动系统采用基于FP⁃GA控制系统设计:(1)具有自动扫频及频率自动跟踪的功能;(2)具有反馈、自我保护功能;(3)具有人机交互,加工参数可视化功能。机床具有结构简单、多工作模式、操作方便等特点,加工模式有以下三种:(1)粗压缩:无超声辅助压缩加工;(2)半精压缩:在超声辅助条件下单振子压缩加工;(3)精压缩:在超声辅助条件下双振子同时压缩加工。应用该机床对甘蔗秸秆物料进行了压缩试验,由试验结果可知,在加工过程中呈现良好的工作状态,能实现三种不同模压缩加工。在同等条件下,超声辅助条件下的精压缩和半精压缩模式分别相对于无超声辅助的普通压缩的粗压缩模式下所得压块致密性提高了22.07%和43.45%,可以看出超声辅助压缩模式在提高生物质压块致密性方面有明显的优势。

聚丙烯/石墨烯微片纳米复合材料的导电导热性能

将聚丙烯(PP)与石墨烯微片(GNP)用双螺杆挤出机进行熔融共混制备PP/GNP纳米复合材料,研究复合材料的形态结构、导电和导热性能。结果表明:复合材料的导电渗流阈值为7%,GNP表现为相互接触,并形成三维导电网络结构,电导率为7.3×10^(-5)S/m,是纯PP的108倍,导热性能也呈现较为明显的上升趋势。当GNP含量进一步增加时,剥离程度没有改变,出现了层状堆积的GNP,导致电性能提高不大,导热性能增幅也放缓。

石墨烯片径对聚丙烯基复合材料性能的影响

将聚丙烯(PP)与4种不同片径的石墨烯微片(GNP)用双螺杆挤出机进行熔融共混制备PP/GNP纳米复合材料,研究不同片径GNP在PP基体中的微观形态以及对复合材料导电和导热性能的影响。结果表明:在GNP添加量同为12%的情况下,随着GNP片径的增大,纳米填料的分散性逐渐变差,团聚现象愈发严重;当填料片径为40μm时,对应的复合材料导电导热性能最好。

超声振动对闪光铝颜料填充HDPE复合材料流变行为和性能的影响

以改进的超声波辅助的转矩流变仪作为聚合物超声处理装备,测量高密度聚乙烯/闪光铝片颜料(HDPE/Al)复合材料的流变行为,并研究超声波强度对HDPE/Al复合材料的流变行为、晶体结构、结晶度和热稳定性的影响。结果表明,超声波能提高HDPE/Al复合材料的流动速率,降低表观剪切黏度与口模压力;超声波强度越大,表观剪切黏度与口模压力的下降越显著,越有利于促进聚合物熔体的流动,当超声波强度为300 W,流变仪转速为5r/min时,表观黏度下降了61%,而口模压力下降了58%;超声处理提高了HDPE/Al复合材料的结晶度并细化了晶体片层的厚度;超声波强度在200W时能够显著提高HDPE/Al复合材料的热稳定性。

闪光铝片颜料对金属效应注射件表面形貌与颜色的影响

闪光铝片颜料与高密度聚乙烯(HDPE)共混的复合材料可以通过注射工艺直接制备出具有金属闪光效应的注射件。研究了铝片颜料的含量对金属闪光效应注射件的反射率和颜色参数的影响,以及对注射件的结晶度、热导率与表面形貌的影响;分别用扫描电镜和原子力显微镜研究了铝片粒子的取向及注射件的表面形貌与微收缩。结果表明,注射件表面的反射率、白度指数(WI)和明度(L*)随着颜料的含量增大而增大,当HDPE添加质量分数5%的颜料时,反射率的最大值从25%上升到了52%,增长超过了1倍;由于闪光铝片颜料能提高复合材料的热导率和结晶度,因而促进反射率、WI与L*值的提高;悬浮铝片周围的微收缩引起微凹痕,但更高含量的颜料可以抑制微收缩,随着颜料含量的增加,表面粗糙度以及微收缩痕的长度相应变小。

金属效应ABS/Al注射件的反射率、颜色与力学性能

ABS/Al复合材料可以通过注射工艺直接制造出具有金属闪光效果的注射件。实验结果表明:当Al颜料含量相同时,粒径越大,铝片粒子的数目越少。反射率,白度指数(WI)和明度L*的值均随着Al颜料粒径的增加而下降,而随着含量的增加而上升;Al颜料在ABS/Al注射件中不仅具有应力集中的作用,而且还存在着不同的断裂方式。因此,拉伸强度随着Al颜料粒径的减小而增大,而冲击强度随着Al颜料粒径的变小反而下降,尤其是Al颜料粒径为10μm时,冲击强度下降到最小值,与纯ABS相比,下降比例超过了39%;Al颜料的含量越高,冲击强度和拉伸强度的数值越小。

基于UG的微动开关注射模辅助设计系统开发

通过分析微动开关注射模设计存在的问题,将UG二次开发技术结合案例推理(CBR)开发建立微动开关注射模辅助设计系统,利用UG/Open Menu Script、UG/Open UIStyler实现用户界面及对话框设计,利用UG/Open API和基于VS2010编译软件进行的C/C++编程链接UG8.5实现各个模块功能相互转换,最终实现注射模零件材料智能选择、标准件库调用、非标准常用件三维快速设计、微动开关注射工艺参数分析设计及工艺参数Excel表格生成等功能模块,对微动开关模具设计实现标准化、知识化以及提高设计效率与质量具有积极意义。

定量评价铝片颜料的分散与分布的均匀性

利用HDPE树脂与铝片颜料共混,可以直接注塑成型得到具有金属闪光效果的产品。定量评价铝片颜料在聚合物基体中分散与分布状态是表征金属闪光效果的重要方法。在注塑件中分别加入1%~5%的铝片颜料,铝片颜料面积的标准差由14614逐渐提高至19940,面积相对标准差从1.197逐渐增大到1.895,这表明铝片颜料的分散性随其含量的增加而逐渐变差;随着铝片颜料粒径的减小,铝片颜料面积标准差由41700下降到1330,相对标准差由2.13降低至1.6,因此,其粒径越小,分散性越好;提高铝片颜料的质量分数或者增大它们的粒径,均可以改善铝片粒子分布的均匀性;分形信息维数随着铝片颜料含量的增加,从1.658提高到1.741,同时,随着粒径由1.587增大至1.791,这表明铝片颜料在注塑件表面的分散性和分布的均匀性与质量分数及其粒径尺寸具有正相关性。

“新师范”背景下《数控加工工艺与编程》课程思政的构建

课程思政与“新师范”在内涵上一脉相承,是实现教育要素变革的必经之路。《数控加工工艺与编程》是智能制造的核心课程,数控加工技术人才是高级人才,甚至是掌握一定核心技术的高端人才,引导数控加工技术人才树立正确价值观具有迫切的需求;《数控加工工艺与编程》课程思政的目标主要是激发大学生的专业认同感和社会责任感,培养精益求精的工匠精神;实施方法是在课程中融入中国历史文化,社会主义核心价值观,以及唯物辩证思维。

超声振动对石墨烯微片/聚丙烯复合材料导电导热性能的影响机制

在挤出过程加入超声振动作用,研究超声振动对高石墨烯微片(GNP)含量的聚丙烯基(GNP/PP)复合材料微观形态、结晶、导电性和导热性的影响。结果表明:由于超声振动提供强烈的冲击波与微射流,挤出过程中加入超声振动可有效地减薄GNP片层厚度,减少GNP团聚,增强GNP在PP中的分散均匀性,有利于构建导电导热网络,从而提高GNP/PP纳米复合材料的导电导热性能。相较于无超声振动,加入100 W超声振动后,GNP含量越高,GNP/PP电导率和热导率提升幅度越大,在GNP含量为15wt%时,电导率升幅为85%,热导率升幅为9.7%。而在GNP含量同为12wt%时,随着超声振动功率的增加,电导率和热导率呈现先增大后减少的规律。当超声功率为200 W时,电导率升幅为214%,热导率升幅为17.2%。而超声功率达到300 W时,较高功率的超声振动使部分石墨烯微片的片径减少,导致片层间更难以搭建完整的导电导热网络,使GNP/PP性能均略有下降。

PVC线槽挤出成型的Polyflow优化与模具设计

运用Polyflow软件模拟挤出PVC线槽,通过对比观察黏度、挤出速率、口模长度对挤出成型的影响。结果表明:熔体黏度越大,流体剪切速度增大,挤出膨胀现象会加剧;增大挤出速率,材料在口模中定型的时间越短,其变形越大;口模长度越长,有利于制件形状接近预设口模形状。为获得形状与尺寸准确的制件,采用Polyflow软件模拟逆向挤出过程,逆向得出合理的口模截面形状设计参数,并对口模长度以及定型模设计进行合理优化。产品长度尺寸为20 mm,模具底部设计成19.8 mm,开口设计成25.9 mm,而口模膨胀产品截面厚度为1.5 mm时,对应的模具截面厚度为1.3 mm。