基于数值模拟的选区激光熔化成形残余应力演化研究

目的以选区激光熔化成形(SLM)试件的残余应力为研究对象,研究残余应力对成形质量的影响,为SLM成形的产业化应用提供理论依据。方法以316L不锈钢粉末为原材料,利用AltairInspire软件的Print3D模块分析SLM成形中支撑、成形角对残余应力的影响及残余应力的演化规律,并进行实验验证。结果SLM成形最大残余应力出现在零件与基板结合面,添加支撑可减小残余应力。零件不同位置残余应力的演化规律不同。顶部残余应力呈先增大后减小的趋势,底部两侧残余应力呈缓慢上升的趋势;底部中间残余应力的演化规律较为复杂:起先残余应力随温度的降低而增大,当温度降到最低点时达最大值;随后在热累积作用下,残余应力先减小后增大,当达到去应力退火温度时,残余应力又减小并在一定范围内波动。残余应力随着成形角的增大呈先增大后减小再增大的趋势,当成形角为60°时,残余应力较小。结论在SLM成形时,在零件底部添加支撑可将最大残余应力位置转移到支撑上,从而减小成形件内部的残余应力,提高成形质量。成形零件不同位置残余应力的演化规律不同,成形角对残余应力的影响也不同,成形时应根据零件工况制定合适的打印策略。

5052铝合金薄板数控渐进成形制件表面质量分析

为研究影响5052铝合金薄板数控渐进成形制件表面质量的因素,分别制备了成形角为60°的圆锥台件、成形角为45°的圆锥台件和成形角为45°的方锥台件。首先在金相显微镜下对试样表面进行观察,然后使用三维表面轮廓仪对试样表面进行定量测量;基于小波分析对测量数据进行预处理,提取试样表面的粗糙度成分;采用功率谱和表面三维表征参数分析影响表面质量的因素。研究发现,由于受到成形工具的碾压和拖动的影响,渐进成形制件表面的磨粒磨损、划痕现象比较严重;成形角是影响制件表面质量的重要因素,成形角越小,制件表面粗糙度越大;几何形状对制件表面粗糙度没有显著影响;功率谱和表面的三维表征参数能很好的表征渐进成形制件表面质量。

基于数值模拟的圆锥台件渐进成形过程研究

以典型圆锥台零件为例,介绍了板料数控渐进成形的基本原理和特点。描述了渐进成形工具轨迹的生成以及有限元数值模拟成形结果的分析。结果表明:Cimatron软件的CAM模块可生成分层螺旋进刀工具轨迹;渐进成形能提高板料的成形性能,但成形精度有待进一步提高。

数控渐进成形冷轧板零件显微组织和性能

为研究板料渐进成形时成形极限提高的机理,以数控铣床渐进成形冷轧板方锥台件为研究对象,使用金相显微镜和扫描电镜观察其成形前后显微组织的变化规律,并与一般冲压成形件进行比较。研究结果表明,渐进成形技术可用于制作冷轧板材料零件;油池润滑情况下,渐进成形过程中摩擦产生的热量,不足以引起其组织的改变,变形过程为冷变形;成形后的显微组织表现出与成形工具相接触部位被压碎,并在后续成形中被均匀拉长的现象。因此渐进成形是局部、交替、小增量的变形,变形的均匀分布,提高了成形性能。

基于功能参数的渐进成形件表面质量表征研究

目的以圆锥台成形件为例,基于粗糙表面的区域支承率曲线,进行了用功能参数表征表面几何形貌的研究,以全面、准确、定量地表征渐进成形件的表面质量,预测表面性能。方法用渐进成形工艺加工成形角分别为35、45和55的圆锥台件,将各圆锥台的成形面分为顶部、中部和底部三个区域,并使用三维表面轮廓仪,在上述三个区域中随机测量各4个样本。根据ISO 25178-2:2012,将各样本表面的区域支承率曲线分为峰区、核心区和谷区,选用部分功能参数——核心区高度Sk、峰区材料体积Vmp、核心区材料体积Vmc和谷区空隙体积Vvv表征表面,并与常用的高度表征参数——Sa、Sq、Ssk和Sku进行比较。结果成形件表面的Ssk和Sku的计算值极不稳定,变异系数(标准偏差与均值之比)最高值分别可达127.67%和39.11%,Sa、Sq的最大变异系数分别为4.41%和4.26%,虽然它们的参数计算值较为稳定,但常无法体现表面形貌的实际差异。功能参数独立表征不同功能区,Sk和Vmc的最大变异系数分别为9.32%和7.73%,说明同一表面各处,在长期工作阶段具有较为一致的表面性能,Vmp和Vvv的最大变异系数分别为60.53%和31.25%,说明表面各处峰、谷区的形貌有所不同,因而在磨合时间、磨粒存储等方面会有不同的表现。结论粗糙表面的三维本质要求用三维表征参数才能全面表征其几何形貌。高度参数虽然计算简单,但常难以解读它们的物理意义,无法定量评价表面性能;功能参数具有明确的物理意义,可为表征表面质量、预测表面性能提供定量、实用的方法。

TRIP600钢板成形汽车前纵梁冲压工艺研究

TRIP高强度钢板具有高强度、高应变率变形时的高动态吸能特性,符合现代汽车用钢材料的发展趋势。基于有限元法对TRIP600的汽车前纵梁冲压成形过程进行数值模拟,通过调整坯料外形,改善了成形质量;采用多元非线性回归模型分别拟合成形工艺参数(压边力、摩擦因数和拉深筋阻力)与破裂目标函数及回弹目标函数间的非线性关系,并基于NSGA-II多目标遗传算法,进行了成形工艺参数的优化,进一步提高了成形质量。

板料数控渐进成形过程中的热力学行为分析

针对板料数控渐进成形过程中坯料温度升高的现象,在分析其热量来源的基础上,借助Abaqus有限元模拟软件探讨了成形工具与坯料之间的热力学行为。结果表明:在成形工具的作用下坯料逐次产生塑性变形,已成形区的等效应力、应变分布较为均匀;坯料成形过程中最大等效塑性应变值不是出现在成形工具与坯料相接触的区域而是出现在已成形区;在摩擦生热和塑性变形功的共同作用下,成形工具与坯料接触区域的坯料温度急剧升高,变形抗力降低、塑性增加。成形工具与坯料界面间高速相对运动所产生的热量对坯料的局部加热是数控渐进成形技术提高板料成形性能的原因之一。

“机械制图与CAD”课程思政育人教学效果评价标准探究

专业课程引入思想政治教育内容开展课程思政,实现思想政治课显性教育功能与专业课的隐性教育功能的协同效应,但现有考核方式和教学效果评价体系很难反映专业课程隐性思想政治教育。以"机械制图与CAD"为例,在以专业知识为载体渗透课程思政教育的基础上,借助现代信息化教学手段,探讨了课程思政的课程考核形式和育人教学效果评价标准,认为:应采用过程性考核与终结性考核相结合的课程思政考核方式,过程性考核关注学生职业观、人生观等价值引领;应制定以教师、学生、督导、企业为评价主体的多元育人教学效果评价标准。

板料数控渐进成形过程金属变形行为分析

为了研究板料数控渐进成形过程中的金属变形行为,以典型圆锥台件为研究对象,基于Cimatron软件生成渐进成形工具头轨迹,在Dynaform软件中进行有限元数值模拟,并在数控铣床上完成制件的实际生产.结果表明:经过编程开发,可利用Cimatron软件中形成的工具头运动数据,控制有限元模拟过程中工具头运动轨迹;圆锥台侧壁悬空部分受沿壁向的应力、向下剪应力以及作用于变形区剪切平面上的径向应力的共同作用,出现较大减薄趋势;受工具头的推挤作用,零件出现了沿工具头运动方向的扭曲.

基于数值模拟的TRIP钢板汽车覆盖件成形研究

对使用新型高强度相变诱发塑性钢(TRIP)钢板拉伸成形的汽车发动机罩内板进行研究,采用BP(BackPropagation)神经网络建立内板成形工艺参数与成形质量之间的非线性映射关系,使用多目标遗传算法NSGA-II获得成形最优工艺参数,并利用有限元数值模拟进行验证.研究发现,神经网络结合多目标遗传算法可以获得最优成形工艺参数,使用TRIP钢板生产大型汽车覆盖件是可行的.

5052铝合金渐进成形件变形区微观分析与研究

为认识5052铝合金在渐进成形过程中的塑性变形特点,使用热场发射扫描电镜,结合电子背散射衍射技术(EBSD)对制件变形区的微观组织、微区晶粒取向和微区织构演变进行了研究。结果表明:在"一拉两压"三向应力作用下,晶粒沿壁向受拉,径向、切向受压。成形角较小时,径向压力较大,晶粒破碎现象明显,随着成形角变大,碎晶现象有所减弱。成形角增大,坯料塑性变形增加,变形区中小角度晶界的比例明显增加,大角度晶界的分布趋于均匀。渐进成形试样变形区的织构含量较低,有利于提高坯料的塑性成形能力。

新工科背景下高职机械制图与CAD课程思政探索与实践

为实现全课程育人,选取学时长,覆盖面广的工科专业基础课--机械制图与CAD开展课程思政教育教学改革.在学情分析的基础上,以社会主义核心价值观为指导,以学科体系为载体,以课堂教学为平台,挖掘课程蕴含的思政元素,调整课程教学内容,形成以培养学生遵纪守法意识和培育工匠精神为主线的课程思政体系,为工科专业课程思政教育教学提供了改革思路和实践经验.

智能制造自动化生产线的仿真搭建

该项目是设计一条功能齐全,集教学和生产为一体的智能制造自动化生产线。通过对生产线进行分模块设计,基于VisualOne进行生产线仿真搭建,可以直观发现生产线布局和加工流程问题,优化生产线布局,为后期智能制造自动化生产线的设备采购和实物搭建提供可靠支持。

基于项目导向的《塑料模具设计与制造》课程教学研究与探讨

针对高职院校《塑料模具设计与制造》课程教学中存在的学生学习积极性低、教材内容与企业需求脱节以及课程考核方式不合理的问题,根据"校企合作、工学结合"的人才培养模式,进行了多种教学方式相结合、引入工程项目教学、引入本专业先进的CAD/CAE/CAM软件教学、改变本课程考核方式等多个方面的改革研究和实践,从而提高了学生的自学能力、团队协作能力和工程实践能力。

具有指定支承率曲线的粗糙表面建模方法

针对摩擦学研究对建立具有指定功能参数粗糙表面三维几何模型的需求,基于灰度图像直方图规定化的基本理论,进行了具有指定支承率曲线粗糙表面的建模研究.采用直接计算高于某高度采样点数与总采样点数之比的方法,简化了表面支承率的计算;基于量化方法,实现了粗糙表面高度值与图像灰度值的转换,增加量化等级可满足任意的精度要求;基于灰度图像直方图的规定化方法,调整待处理表面的支承率曲线,可实现具有指定支承率曲线的粗糙表面建模.

高职智慧课堂生态系统的建构与实践——以“机械制图”课程为例

“互联网+教育”背景下,信息技术与教育教学深度融合的智慧课堂是课堂教学改革的发展方向和必然趋势。针对“机械制图”教学中发现的问题,引入深度学习理论,探讨基于智慧课堂的教学生态系统的建构与实践。实践表明:利用职教云智能教学平台,建构智慧学习环境,实施“课前+课中+课后”的“线上+线下+过程”混合式教学模式,突出过程性考核比例,可实现深度学习,提升学生综合能力。

基于Cimatron的双轮机头前盖模具设计与数控加工编程

针对模具业界对模具CAD/CAM一体化技术的需求,以双轮机头前盖为例,介绍了基于Cimatron E的现代模具设计与制造过程,包括零件三维造型设计、模具设计与数控加工编程,结果表明,采用基于Cimatron的模具CAD/CAM一体化技术,既提高了产品品质,也缩短了模具设计与制造周期,降低了生产成本。

钛网板渐进成形颅骨缺损修复体时网孔对材料变形行为的影响

为研究采用板料数控渐进成形工艺加工钛网板颅骨缺损修复体时的材料变形行为,优化成形工艺,采用由三维扫描仪获得的颅骨点云数据,建立缺损修复体的数字化模型;基于有限元数值模拟,讨论了网孔尺寸对板料成形能力、成形均匀性及稳定性的影响。结果表明:渐进成形时,钛网板的变形行为与无孔钛板明显不同,网孔的存在降低了材料的变形抗力,改变了金属的流动行为,使得变形区材料处于单向拉应变状态;网孔提高了板料的变形能力,但当网孔的尺寸较大时,会破坏成形件的均匀性和稳定性。采用钛网板渐进成形颅骨缺损修复体时,网孔直径取Φ4 mm为宜。

智能制造专业群实践教学平台的搭建

融合信息技术的智能制造是制造业的发展趋势,因此智能制造人才的培养是急需解决的问题。通过对智能制造产业人才需求精准化调研,确定智能制造专业群核心职业能力,完善智能制造专业群实践课程教学体系,构建"共建共享、证育训劳、智能有别"的智能制造专业群实践教学平台,适应福州地区制造业转型升级对智能制造人才的培养需求。

数控渐进成形中摩擦致热分析

为了进一步认识数控渐进成形提高板料可成形性的机理,使用Abaqus有限元分析软件,以冷轧板为对象,在分析成形过程中能量转换的基础上,探讨了板料发生的摩擦致热机理.研究发现:塑性变形和摩擦导致的耗散能都会使板料在成形过程中温度升高;成形工具移动过程中,与板料之间的滑动摩擦产生的热量最多,对板料温升的贡献最大,其后,依次为成形工具自转时与板料发生的摩擦以及板料的塑性变形耗散能.