基于虚拟仿真技术的模具智能制造实验教学探索

针对传统的模具课程实验教学模式已无法适应日益发展的教学需求、生均实验设备台套数少以及部分实验危险性高复杂程度高等问题,依托江苏省模具智能制造工程技术中心构建了虚拟模具智能制造实验平台。该虚拟仿真实验平台采用B/S架构设计,支持网页远程操作,可进行多种形式的虚拟仿真实验,平台不仅融入了现代模具企业实际案例,还开发了从设计到装配的全流程高仿真虚拟实验项目。在此基础上,积极探索产学合作模式,围绕应用型工程人才的能力素质要求培养学生。结合近几年的教学实践和调查问卷可以看出,虚拟仿真实验平台充分提高了学生对专业知识的积极性和实验体验并得到学生们的高度认可。

基于ANSYS的滚珠丝杠热平衡分析

进给系统的热平衡时间和热平衡温度对机床加工的影响比较突出,以机床进给系统为对象,研究进给速度、预热程度、冷却液流量对热平衡时间及热平衡温度的影响。通过建立滚珠丝杠系统的热平衡分析的数学模型,应用ANSYS对其热特性仿真分析,结果表明,增加进给速度可以尽快达到热平衡,但热平衡温度提高;高速空载进给预热,可使热平衡时间缩短75%;适宜的冷却液流量有助于降低热平衡温度缩短热平衡时间。分析结果也可为优化进给系统的散热结构和热补偿、减小系统的热变形,提供必要的依据。

卧式加工中心床身动静态特性分析与试验研究

针对机床关键部件动、静态特性分析和试验研究的问题,以某卧式加工中心的床身为研究对象,建立了该床身的三维模型,应用HyperMesh进行了网格划分,并进行了动、静态特性有限元分析。采用力锤激励法进行了模态试验,并用模态判定准则(MAC)验证了模态试验的正确性。对比有限元分析和试验结果,表明床身静刚度满足要求,抗破坏能力较高;床身前端为薄弱环节,其X、Y向比Z向薄弱,为后续的优化设计提供依据。

GFRP低频轴向振动制孔的钻削力特性和套料钻磨损分析

GFRP的套孔钻削过程中极易产生分层、撕裂等加工损伤,其与轴向钻削力直接相关。为提高GFRP的制孔质量,采用新型金刚石薄壁套料钻,结合低频轴向振动加工技术,建立单颗磨粒的运动学模型和动力学模型,试验研究GFRP制孔中的轴向力变化规律,并对套料钻的烧焦概率、自动落料率进行分析。结果表明:对比常规钻削,低频振动钻削时的瞬时进给量和轴向力比常规钻削时的大,且随着振幅的增加,轴向力也随之增大;低频振动钻削和常规钻削时的轴向力皆随进给速度的增加而增大,随主轴转速的升高而降低。同时,低频振动钻削时磨粒间断性地参与钻削,大大降低了套料钻的烧焦概率,提高了其自动落料率,自动落料率高达88.24%,可实现GFRP的连续批量制孔。

SiC/GFRP复合装甲超声辅助制孔技术研究

针对新型轻质陶瓷材料为核心的高性能复合装甲在常规加工过程中质量差等问题,对SiC/GFRP复合装甲进行超声振动辅助制孔加工技术研究,通过改变机床主轴转速、进给速度等加工工艺参数,探究钻削力的变化。结果表明:提高主轴转速或降低进给速度,可有效减小钻削轴向力;超声振动辅助提高了制孔表面完整性,能显著改善制孔质量。

基于有限元法的滚珠丝杠进给系统热特性分析

滚珠丝杠进给系统传动过程中的发热极大影响进给系统的精度。根据丝杠工作系统的实际工作状态,通过施加的移动热源模拟螺母的传动热量,建立丝杠进给系统的温度场模型,分析其温度及热-结构耦合场。此外,分析了进给速度及冷却液流量对系统热平衡时间的影响。研究结果表明随着进给速度和冷却液流量的增加,丝杠进给系统达到热平衡的时间缩短,从而为机床热误差补偿提供了依据。

数控机床双丝杠驱动直线进给系统静动态特性分析

双丝杠驱动进给系统在高速、高精和重载的机床上的应用日益广泛,其静动态特性的好坏对机床性能的影响十分突出.以数控机床双丝杠驱动直线进给系统为研究对象,用有限元法对其静、动态特性进行分析,并与单丝杠驱动直线进给系统进行对比.分析和对比结果表明：相对于单丝杠进给系统,在丝杠截面积相同情况下双丝杠进给系统静态刚度提高（34～37）％,沿丝杠轴向振动的振型下的固有频率提高21.2％,绕工作台法向的扭转振型下的固有频率高出34.1％,轴向薄弱环节下的共振频率亦高出21％.

双丝杠驱动直线进给系统动态特性分析

双丝杠驱动对于抑制机床在高速和高加减速情况下引起的振动具有显著的作用。以数控机床双丝杠驱动直线进给系统为研究对象,对不同丝杠和导轨跨距下的进给系统进行动态特性分析,得到各阶模态振型和固有频率,并建立了其二自由度系统振动模型,研究丝杠和导轨跨距对进给系统动态特性的影响规律。分析计算结果表明:随着丝杠跨距和导轨跨距的增加,进给系统绕工作台法向的扭转振动的固有频率和绕丝杠轴向的扭转振动的固有频率越高,抵抗扭转振动和变形能力越强,动态特性越好。

光纤激光切割机切割头关键技术及应用前景

介绍了激光加工技术国内外现状,重点说明了光纤切割头的功能部件及关键技术,并指出了切割头的发展方向和应用前景。

SiC陶瓷复合装甲超声辅助孔加工有限元仿真分析

由于SiC和GFRP材料的特殊性能,使得SiC陶瓷复合装甲制孔加工时容易出现各种缺陷。利用ABAQUS有限元软件分别对SiC和GFRP进行制孔加工仿真,常规加工和超声辅助加工的仿真对比结果表明:超声加工轴向力明显降低,加工完整度保存较好,在孔边处几乎没有明显的损伤;常规加工的孔径周边有明显的阶梯状缺口,制孔质量较差,引入超声振动可以更好地改善材料的去除效果,使套料钻能够高效地切断纤维,降低轴向力,提高制孔加工质量。

工程陶瓷低频振动钻孔加工试验研究

为了探索工程陶瓷的低频振动钻孔加工工艺,采用烧结钎焊复合工艺制备而成的金刚石钻头,对工程陶瓷进行钻孔加工试验。通过工程陶瓷低频振动钻孔加工与普通钻孔加工对比试验,研究了两种钻孔加工工艺的轴向力变化规律。通过低频振动钻孔正交试验,研究了低频振动钻孔中试验因素对轴向力的影响规律,并优化了加工工艺参数。试验结果表明,采用普通钻孔时,轴向力随着主轴转速的提高而上升。采用低频振动钻孔加工时,轴向力小于普通钻孔轴向力。正交试验表明,低频振动钻孔加工中各工艺参数对轴向力的影响主次排序为:进给速度,振动幅度,主轴转速。

数控机床进给系统静动态特性分析

进给系统作为数控机床的主要组成部分,其性能直接影响机床的加工精度和加工效率,对其静动态特性进行分析有着重大的意义。运用有限元方法对数控机床进给系统进行静动态特性分析,得到进给系统的静力变形云图、固有频率以及振动特性。分析结果表明:进给系统最大变形为5.6μm、最大屈服应力为2.8 MPa、安全系数达到15,均符合要求,说明系统结构刚度好,设计合理;模态分析结果为预防共振、保证加工质量提供了理论依据,有一定的工程应用价值。

滚珠丝杠螺母副动态特性参数辨识与试验研究

为了研究滚珠丝杠螺母副的动态特性,提出了滚珠丝杠螺母副结合面的单自由度动力学模型,搭建了动态特性参数辨识的测试系统,分析了不同轴向载荷和工作台位置对动刚度和阻尼的影响。试验结果表明:随着轴向载荷的增大,丝杠螺母副的轴向动刚度也增大,轴向阻尼先减小后增大;在工作台从丝杠的一端移动到另一端的过程中,轴向动刚度呈现先增后减的变化趋势,轴向阻尼则呈现先减小后增大再减小再增大的变化趋势。数据分析还表明轴向载荷对动刚度和阻尼的影响明显强于工作台位置对其的影响。

SiC陶瓷旋转超声振动套磨制孔有限元仿真及实验研究

为解决SiC陶瓷加工时容易出现崩边、裂纹等问题,结合仿真与实验对其进行旋转超声振动套磨制孔技术研究。根据SiC陶瓷宏观力学本构模型,建立SiC陶瓷制孔仿真有限元模型并进行加工过程仿真分析,相比常规制孔,超声振动制孔的仿真轴向力最大可减小26.1%。常规加工和超声振动加工的对比实验研究表明,旋转超声振动加工可减小轴向力达32.9%,可大幅减少陶瓷材料脆性断裂,显著改善孔壁表面质量。有限元仿真与实验研究所得的轴向力在超声振动下最大相差7.5%,常规条件下两者最大相差14%,验证了有限元模型的正确性。仿真和实验研究结果表明:超声振动加工可显著减小轴向力和刀具磨损、提高刀具耐用度、改善制孔质量、降低加工成本。

重型机床滚滑复合导轨载荷分配机理研究

在结合滚动导轨和滑动导轨的基础上,提出了一种新型滚滑复合导轨,通过ANSYS有限元分析软件对其进行静力学分析,结果表明:无预紧力时,滑动结合面承受主要的法向载荷,滑动结合面法向载荷的占比达95%以上;同时受法向载荷和预紧力时,预紧力越大,滚动结合面法向载荷占比随之增大,法向载荷越大,滚动结合面法向力占比反而随之减小。分析并探讨了重型机床滚滑复合导轨的载荷分配机理和主要影响因素,其结果为滚滑复合导轨的进一步研究提供了理论依据,具有一定的工程应用价值。

一种辊筒式振幅无级调节振动台设计

目前,国内外主要采用振动加工的方式来解决难加工材料的孔加工问题。本文设计了一种辊筒式振幅无级调节振动台,主要包括工作台、调幅套筒、无级调幅操纵装置、驱动机构等。介绍了该装置的振动及无级调幅原理,并改进调幅方法,提高振幅调整精度,满足不同工作环境对振幅的需求,使其更具通用性。

SiC/GFRP叠层复合装甲旋转超声孔加工轴向力与制孔质量研究

SiC/GFRP叠层复合装甲成型后具有高强度、高硬度、高韧性、高黏性等特点,孔加工极为困难,易出现叠层界面失效、陶瓷崩边、纤维撕裂等损伤。采用新型烧结/钎焊复合工艺薄壁金刚石套料钻,结合旋转超声振动辅助孔加工技术,建立了单颗磨粒的运动学模型,超声振动套孔加工时套料钻与工件周期性地接触分离,其断续切削特性有利于减小轴向力。对SiC/GFRP叠层复合装甲进行制孔试验,分析常规加工和超声辅助加工轴向力的变化规律和制孔质量。研究结果表明,相比于常规套磨加工,超声辅助套磨加工轴向力显著减小,降幅最大达31.8%;超声加工入孔叠层界面处粘结紧密,未出现陶瓷崩碎严重的现象;有效避免了常规加工出孔处不规则隆起和隆起高度较大的缺陷,隆起高度降幅最大达61.03%,显著改善了钻削出孔表面质量,降低了出孔损伤程度,为SiC/GFRP叠层复合装甲的高效低损伤连续孔加工提供了理论参考。

GFRP旋转超声套孔加工轴向力试验研究

轴向力是反映孔加工过程和状态的最重要参数之一,对纤维增强复合材料的制孔质量有直接影响。为分析旋转超声套孔加工中轴向力随工艺参数的变化规律,基于旋转超声套孔加工中磨粒的运动学特性,建立钻削力数学预测模型,并对玻璃纤维增强复合材料进行孔加工试验研究。试验结果表明:轴向力随着主轴转速提升或进给速度降低呈现减小趋势,与钻削力数学模型预测结果相符;相较于常规套孔加工,旋转超声加工的轴向力降低了6%~25%,孔出口分层因子降低了8%~15%,制孔质量得到有效提升。

基于兴趣导向的工科硕士研究生指导策略研究

研究生教育是本科教育的延伸,是对专业领域的深入学习阶段,对研究生的人才培养质量和创新能力的培养至关重要。结合我校研究生的真实情况,提出基于兴趣导向的指导策略,在平时的指导过程中,积极引导研究生转变思想,发掘其潜在能力,激发其学习兴趣,鼓励其树立科学研究自信,培养其独立思考问题、分析问题、解决问题的能力,最终实现人才培养目标。

激光切割头焦点控制技术研究

随着激光切割机的高速化、高功率化、智能化程度越来越高,作为其关键功能部件的切割头,其在切割过程中的焦点控制对零件的切割质量和切割效率有着重要影响。着重分析光纤切割头和CO_(2)切割头的光路机理,详细研究切割头的焦点位置控制技术和焦斑直径控制方法,从几何光学角度推导出焦点位置变动量和焦斑直径的理论公式,可为切割头的设计与改进提供理论参考依据。