齿轮精密塑性成形理论技术装备研究与应用

齿轮是传动系统的核心基础件,被广泛应用于机械、汽车、航空航天装备等领域。齿轮传统制造技术为切削加工,其材料利用率低、加工周期长,特别是金属流线切断,损害齿轮性能,无法满足高端装备发展需求。齿轮精密塑性成形制造技术具有节能、节材、高效和优质等特点,是高性能齿轮技术发展方向。阐述了齿轮精密塑性成形理论方法,分析了国内外圆锥直齿轮、圆柱直齿轮和圆柱螺旋/斜齿轮精密成形技术特点;介绍了齿轮精密成形典型装备及产线,总结了齿轮无切削摆辗精密成形和锻造精密成形应用情况。此外,展示了圆锥螺旋齿轮多自由度包络成形和非圆齿轮锻造成形新方法,为高性能齿轮无切削成形制造技术装备研究与应用提供了参考。

基于激光选区熔化技术的金属悬垂圆孔结构无支撑成形工艺优化与质量研究

基于激光选区熔化(SLM)技术制造的随形冷却模具,凭借其优异的冷却性能,能够显著提高加工效率,有效降低生产成本,成为未来注塑成型模具的重要发展方向,但目前在使用SLM技术成形随形冷却模具内部的圆形流道方面仍存在诸多挑战。在SLM成形时,随形冷却模具内部圆形流道的结构主要表现为悬垂圆孔结构,若直接使用传统工艺策略成形悬垂圆孔结构易出现翘曲、粘粉等缺陷,同时由于随形冷却模具内部流道复杂的特点,其内部流道无法通过添加支撑辅助成形。采用在模具外侧添加支撑结构的方法,可调整模具成形角度,增强悬垂圆孔结构自支撑性,但会增加额外成形时间与成形材料,导致生产成本增高。优化悬垂圆孔结构无支撑成形工艺,实现在不添加支撑结构的前提下满足随形冷却模具对流道成形质量要求,能够有效降低随形冷却模具生产成本并获得高质量成型件。本文对金属悬垂圆孔结构成形工艺策略进行优化,以316L不锈钢悬垂圆孔结构为对象,分析了工艺策略、孔径对悬垂圆孔成形质量的影响。采用一种基于加工层角度自适应的下表面工艺区域划分策略,研究该工艺区策略对于无支撑金属悬垂圆孔成形的适用性,并使用该工艺制造冷却模具样件,对成件的成形质量进行分析。结果表明采用基于加工层角度自适应的下表面工艺区域划分策略可明显抑制成形过程中的翘曲行为。使用该工艺策略成形的随形水冷模具样件无明显质量缺陷,内部流道的表面质量与成形精度满足使用要求。

超大直径铝合金环形锻件轧胀成形工艺与装备关键技术研究

介绍了重载火箭用铝合金大型环形锻件的制作工艺,重点分析了径轴向数控轧制环形锻件的制作工艺。介绍了大型环形锻件轧制和胀形结合成形的制作工艺,采用有限元模拟了Φ10和Φ1.2 m环形锻件的轧制和胀形结合成形工艺过程,并对Φ1.2 m环形锻件的轧制和胀形成形过程进行了试验验证。结果表明:轧制和胀形结合的成形工艺技术能有效地改善产品组织,使组织更致密,提高了产品的晶粒度;轧制和胀形工艺技术能有效地提高产品的屈服强度,从而提高产品的使役性能。胀形工艺对产品有明显的整形作用。在此基础上提出Φ10 m环形锻件径轴向数控轧制和液压胀形结合的成形工艺。

基于数值模拟的钛合金锥形件激光辅助铲旋成形研究

针对中部带法兰锥形件采用传统“锻造+机加工”制备时材料利用率低、强度及韧性不足的问题,提出采用激光辅助铲旋成形工艺来实现钛合金中部带法兰锥形件的完整近净成形。根据铲旋成形原理,选取合适的激光热源模型,并基于Simufact Forming软件平台建立激光辅助铲旋有限元模型,研究了铲旋成形过程中的中部法兰变形区温度、变形行为及等效塑性应力和等效塑性应变分布规律。结果表明,采用坯料整体预热+激光辅助补热的方式,可实现坯料基体表层温度高、内层温度低,既有利于表面金属材料铲旋成形出法兰,又可避免锥壁翘起;铲旋成形时变形区材料轴向流动较多,径向流动较少,法兰形状呈“倒水滴”状;旋轮接触区等效塑性应力值较大,但法兰主体部分等效塑性应力值较小且分布均匀;基体主要变形区等效塑性应变值最大,达9~11,沿厚度方向逐渐减小,具有局部大塑性变形且变形不均匀的特点。

型钢混凝土T形截面剪力墙基于性能的变形限值研究

为更好地评估T形截面型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)剪力墙变形性能,采用ABAQUS有限元软件对按照规范设计的324个T形截面SRC剪力墙构件的破坏形态和变形性能进行研究,根据收集的试验数据分析构件的破坏形态,提出T形截面SRC剪力墙的破坏形态划分准则;以构件的各材料应变极限值为准则来判别构件的性能状态,考虑轴压比、剪跨比、弯剪比、腹板暗柱配钢率、暗柱纵筋配筋率及箍筋暗柱特征值对构件变形性能的影响。对不同性能状态变形限值和参数进行线性回归分析,得到不同破坏类型下各性能状态位移角限值计算式;按规范ASCE 41修正各性能状态变形限值的失效概率,得到具有15%、20%、35%失效概率保证的各性能状态变形限值取值表。研究表明:剪跨比、轴压比对构件各性能状态位移角限值影响较大,暗柱腹板配钢率、纵筋配筋率及箍筋特征值对构件位移角限值影响相对较小,但能提高其延性。按规范ASCE 41修正后的位移角限值取值较为合理且有一定的安全储备。为T形截面SRC剪力墙基于性能的抗震设计与性能评估提供参考。

横向冲击载荷下齿形双螺母防松性能

针对螺栓连接结构在舰船爆炸冲击中容易发生松动的现象,设计了一种齿形双螺母的防松结构。利用局部滑移理论分析齿形双螺母的防松原理,采用有限元仿真法,通过预紧力和微滑移的变化量对其防松性能进行分析,并研究了齿形双螺母防松性能的影响因素及其影响规律。研究结果表明:横向冲击载荷下,齿形双螺母预紧力下降慢,微滑移变化小,具有较好的防松性能;当楔形角与螺纹升角相同时,防松效果最差;楔形角越大,齿形数量越多,齿形双螺母的防松效果越好。

考虑端部形状影响的矩形桥墩局部冲刷试验研究

文章以宽度相同、长度不同的矩形桥墩为研究对象,考虑矩形、圆端形、三角尖形3种典型端部形状,在铺设10 cm等厚定级配沙的矩形长直水槽内进行不同流速下桥墩局部冲刷室内试验,量测不同时刻桥墩周边测点流场、墩周冲刷坑深度等参数,结合基本理论对桥梁基础局部冲刷进行研究。结果表明:圆端形和三角尖形端部桥墩墩前下降水流和墩周马蹄形涡流强度较矩形端部小;在相同条件下,圆端形端部桥墩最大冲刷坑深度相对于矩形端部桥墩减小34.9%,而三角尖形端部桥墩最大冲刷坑深度相对于矩形端部桥墩减小66.7%;在保证矩形桥墩长宽比L/B≥2的前提下,当弗劳德数Fr≤0.111时L/B越小,墩周冲刷破坏程度越小,而当0.148≤Fr≤0.185时则相反。根据河道不同流速合理选择墩型,能够更好地预防冲刷破坏。试验结果可为桥墩局部冲刷设计提供参考。

甘肃产区葡萄架形选择原则与整形修剪关键技术

葡萄架形选择应遵循便于利用光能、省工省力、技术简单好操作的原则,达到提升品质、降本增效的目的。结合生产实践,总结了甘肃产区葡萄整形修剪关键技术及需要注意的事项。

甜樱桃树形结构介绍

甜樱桃有“春果第一枝”的美誉,是果农增收的重要经济树种之一。在生产中,不同管理模式下,树形的选择尤为重要,传统模式应用的树形为小冠疏层形、开心形等,但随着优新砧木的应用以及农村劳动力的缺乏,省力化栽培模式逐渐被重视,相应的省力化、宜机化树形开始应用于甜樱桃的生产中。为此,笔者介绍了国内外甜樱桃主要树形的结构特点,为果农提供参考。

拉延模压边圈压边力对板料拉延变形极限影响研究

随着工业技术的不断发展,对于板料成形过程中压边圈的压边力控制要求越来越高。压边力的大小和位置直接影响板料的变形程度和成形质量,因此对其进行精准控制具有重要意义。过去的研究主要集中在拉延成形工艺的优化和模拟仿真技术的应用,而对于压边力对板料变形极限的影响研究相对较少。因此,有必要对压边力的影响进行系统的研究和分析,以便更好地理解其作用机制,为相关工业领域提供可靠的生产工艺和技术支持。

俯仰式播种单体仿形性能检测试验台设计与试验

为解决播种单体仿形机构性能难以检测的问题,设计了俯仰式播种单体仿形性能检测试验台。阐述了试验台组成结构与工作原理,对其高速传动系统、液压升降系统、监控系统以及关键部件参数进行设计。应用ANSYS软件对台架整体和关键部件进行静力学分析和模态分析,验证结构设计的合理性。为检验俯仰式播种单体仿形性能检测试验台的实际检测效果,以德邦大为1205型牵引式免耕精量播种机播种单体为研究对象,先以液压杆伸出量与传送带速度为试验因素,以监控系统误差为评价指标进行试验。试验得出,在液压杆伸出量为0~200 mm范围内,监控系统角度传感器最大误差为0.69 mm;在传送带速度8~19 km/范围内,光电编码器最大误差为0.18 km/h。确认监控系统准确性后,再以单体速度为试验因素,采集速度8、10、12 km/h下地块的起伏数据为目标曲线,以地形起伏模拟曲线的绝对误差平均值为指标进行单因素试验,试验得出,所设计的试验台可有效模拟田间地面的起伏频率与起伏量,绝对误差平均值为1.86 mm,满足播种单体仿形性能检测需求。

板栗开心形树形的整形与修剪技术

板栗是喜光性极强的树种,要确保树体内有良好的光照条件,培养合理的树形非常重要,传统树形常采用自然圆头形和疏散分层形,但这两种树形易造成结果部位严重外移,只在树冠外围结果,内膛空虚,大小年严重,树体高大,不便管理,已经不能适应板栗生产新形势的需要。

数形结合在高中数学解题中的应用

我国著名数学家华罗庚曾针对数形结合思想作了一首著名的诗:“数缺形时少直观,形少数时难入微.数形结合百般好,隔离分家万事休.”数形结合,主要指的是数与形之间的一种对应关系.数形结合就是把抽象的数学语言、数量关系与直观的几何图形、位置关系结合起来,达到“以形助数”或“以数解形”,即通过抽象思维与形象思维的结合,可以使复杂问题简单化,抽象问题形象化.我们在解决函数、三角函数、平面向量等问题的过程中,经常会遇到这样的一种困境:做题时总是感觉式子比较抽象,不容易理解,想来想去都没有头绪.

马鞍形蒙皮拉形工艺参数仿真优化与试验验证

对某马鞍形蒙皮零件在拉形过程中的起皱和破裂现象进行了研究,以得到消除缺陷的方法。采用作图法,对该蒙皮零件进行了工艺性分析,确定了工艺参数的范围,用正交试验方法设计了数值模拟方案,利用AI-FORM软件拉形模块进行了模拟仿真,并对仿真结果进行了评估,确定了一种最优的方案,并再次进行了有限元仿真验证,最后在拉形机上进行了拉形试验。发现试验结果与有限元仿真结果吻合很好,消除了起皱和破裂等缺陷,提高了零件的成形质量。结果表明,对此蒙皮零件,拉形轨迹前部分采用较大伸长率,拉伸到4.9%,后部分采用较小伸长率,最终拉伸到7%,有利于避免起皱和破裂。另外,相较于FormCAM,AI-FORM在起皱模拟方面具有明显优势。

数形结合思想在高中数学中的应用

数形结合思想在高中解题中的应用十分广泛,从概念来看,就是借助数与形之间的联系,从而把抽象、复杂的问题直观化,帮助学生多角度分析解决数学问题.本文将从高中数学的常见题型入手,多角度分析数形结合在高中数学解题中的应用.

数形结合,助推儿童思维发展

数和形是数学研究的最基本对象,其中“数”指数学中的“数量关系”,一般为抽象的、符号化的数学对象,“形”指数学中的“空间形式”,一般为有形的、可视的数学内容。在数学教学上,数形结合是一种数学思想方法,在一定条件下,数和形可以相互转化。数形结合的应用不外乎两种——第一种是有效利用数的精确性来说明形状的某些属性,第二种是有效利用几何形状的直观性来说明数与数之间的相互关系,也就是数形结合包括两个方面:第一种情况是用数解形,第二种情况是以形助数。数形结合主要是指数量与形状之间的相互对应,是高度抽象的数学数量关系与形象直观的几何图形的结合。

不同成形方式对WE43镁合金组织和力学性能的影响

采用激光选区熔化成形(SLM)、铸造及挤压方式制备了WE43镁合金试样,通过维氏硬度计、密度测试计、光学显微镜、扫描电镜以及拉伸试验机等设备分析了不同制备方式下WE43镁合金的宏微观组织和力学性能变化规律;设计了基于指数函数的模型对不同成形方式的WE43应力–应变曲线进行统一拟合,为WE43材料未来增材、减材以及等材工艺复合制造复杂零件打下基础。结果表明,SLM成形WE43有明显的各向异性,铸态和挤压态不明显。SLM成形WE43镁合金的强度最高,抗拉强度达到313 MPa,是铸态的183%;挤压态WE43镁合金塑性最好,伸长率达到10.2%,是铸态的232%;此外,SLM态镁合金密度只有1.731 g/cm^(3),仅为挤压态的85.7%和铸态的95.2%。在断裂特性上,SLM态和挤压态为韧性断裂,而铸造态为脆性断裂。在内部存在20μm左右孔洞形缺陷的情况下,SLM成形镁合金依然具有最高的强度,主要原因是SLM成形WE43镁合金平均晶粒尺寸仅为2.6μm,基体内存在大量的稀土相沉淀以及纳米级亚稳相。由此可知,通过进一步的后处理方法焊合SLM态镁合金内部孔洞形缺陷后,材料力学性能可以大幅提高。

全口径环形抛光的光学元件面形误差影响因素及其控制

全口径环形抛光是加工大口径平面光学元件的关键技术之一,其瓶颈问题是元件面形的高效高精度控制。通过研究元件面形的影响因素及其控制方法从而提升其确定性控制水平。围绕影响面形误差的运动速度、抛光盘表面形状误差和钝化状态等关键工艺因素,建立基于运动轨迹有效弧长的环形抛光运动学模型,揭示了抛光盘表面开槽槽型对面形误差的影响规律;提出了采用位移传感器以螺旋路径扫描抛光盘表面并通过插值算法生成其形状误差的方法,建立基于小工具的子口径修正方法,实现了抛光盘形状误差的在位定量修正;提出抛光盘表面钝化状态的监测方法,研究了抛光盘表面钝化状态对面形误差的影响规律。结果表明:抛光盘表面开槽采用环形槽时元件表面容易产生环带特征,采用径向槽、方形槽和螺旋槽时元件表面较为匀滑;通过在位定量检测和修正抛光盘形状误差,可显著提升元件的面形精度;随着抛光盘表面的逐渐钝化,元件面形逐渐恶化。在研制的5 m直径大口径环形抛光机床上加工800 mm×400 mm×100 mm平面元件的面形PV值优于λ/6(λ=632.8 nm),提升了元件的面形控制效率和精度。

成形路径对Al/CFRTP/Al层板冲压成形特性的影响

为提升纤维金属层板成形质量和成形精度,研究了不同成形路径对Al/CFRTP/Al层板冲压成形特性的影响规律。通过回弹角度测量、微观形貌分析以及三点弯曲试验,研究了制板成形、成形固化和混合共冲3种不同成形路径对纤维金属层板U形件成形特性的影响。结果表明,混合共冲制备的试件回弹角度为1.34°,中间层内外侧0°方向碳纤维发生拉伸断裂,并形成了贫富树脂区和厚度不均匀等宏观缺陷。成形固化制备的试件回弹角度为2.84°,中间层内外侧0°方向碳纤维均发生拉伸断裂,厚度分布均匀,无宏观缺陷,综合性能较好,成形质量较为可控。

热压制备Ni/Al微叠层复合板的协调变形行为和气压胀形成形性

为了制造NiAl合金复杂薄壁构件,采用真空热压法制备一种新型Ni/Al微叠层复合板(NAMCS)。基于不同温度的单向拉伸试验,研究Ni/Al微叠层复合板的力学性能。为了阐明Ni/Al微叠层复合板的单向拉伸协调变形机制,通过扫描电子显微镜对不同拉伸应变下的变形组织进行表征。结果表明,在5%应变、室温和300℃条件下,NiAl_(3)层和Ni_(2)Al_(3)层中形成了一些裂纹。在600℃和20%应变条件下,在NiAl3层观察到一些微孔。样品在78.7%的拉伸应变断裂时,Ni_(2)Al_(3)层也未出现裂纹,表现出良好的协调变形能力。Ni/Al微叠层复合板的高温自由气压胀形试验表明,600℃时其极限胀形比(极限胀形高度与凹模直径之比)达到33.3%,表现出良好的成形性。