奥氏体不锈钢多晶切削建模及毛刺仿真分析

在金属切削中加工尺度较小时,材料的尺寸效应、材料强化对流动应力的影响及毛刺的存在会严重影响已加工表面质量及尺寸精度,甚至会导致工件报废。基于应变梯度理论,通过子程序嵌入到ABAQUS软件中,构建二维多晶切削模型来探究不同刀具结构对毛刺形成的影响,并清楚观察到晶粒的塑性流动及变形过程。在对该模型的可行性进行验证后展开模拟分析发现,随着刀具前角的增大、切削刃钝圆半径的减小及倒角长度和倒角角度的减小,出口毛刺尺寸均会减小,而刀具后角的变化对毛刺尺寸影响极小,本研究为毛刺的控制及已加工表面质量的提高提供了新的思路。

左右滑动臂共取多工位级进模设计

基于左右滑动臂两件共取的级进模设计实例,详细阐述了级进模设计的思路,以及实现两件共取的方案。通过具体案例的介绍,对模具设计过程中的排样设计、冲裁设计、半冲设计、毛刺处理、及出料设计等工序进行了详细的说明和介绍,同时两个不同部件共取的方案可以缩减成本、提高经济效益。对于同类部件的设计及加工起到一定的参考及指导作用。

钛合金旋转超声辅助钻削的出口毛刺

针对航空航天领域钛合金难加工材料采用普通麻花钻传统钻削过程中孔出口毛刺大、导致去毛刺困难及影响紧固件装配质量的问题,提出了一种基于新刃型刀具(八面钻)的钛合金旋转超声辅助钻削(RUAD)的新技术。分析了RUAD原理,采用文中所设计的RUAD主轴结合CA6140车床平台、测力系统、测温系统、高速摄影系统以及非接触激光测量系统进行了钛合金RUAD制孔试验和孔出口毛刺研究,对比普通钻削(CD)分析了RUAD降低孔出口毛刺的机理,并建立了基于八面钻的CD和RUAD的毛刺形成模型。试验结果表明:相比于CD,RUAD明显降低钻削力、孔出口最高切削温度和毛刺高度,分别降低了16.79%~20.2%,18.54%~21.68%和82.27%~89.18%,极大降低了钛合金孔出口去毛刺的困难和制造成本,提高了生产进度。

碳纤维复合材料螺旋铣孔出口缺陷试验研究

现代飞机制造业中碳纤维增强复合材料(CFRP)的使用日益广泛,而螺旋铣孔是飞机制造装配中加工大孔径连接孔的一种新兴工艺。对于CFRP,螺旋铣孔的制孔质量显著高于钻孔,但孔出口处的毛刺与撕裂等缺陷仍不可避免。论文采用正交试验针对CFRP的螺旋铣孔进行研究,并采用直观分析法考察了切削参数、切削力和孔出口缺陷尺寸之间的关系。试验结果表明切削参数对切削力和撕裂宽度影响显著,对毛刺长度影响有限;撕裂宽度与轴向切削力的变化趋势一致;毛刺长度与切削力间未见直观联系。

轴向振动钻削对孔出口毛刺的影响

基于轴向振动钻削的基本原理,分析了振动钻削对孔出口毛刺的影响状况。研究表明:由于轴向振动的附加,振动钻削过程具有变厚切削、脉冲切削和变角切削的特性,从而改善了断屑状况、减小了轴向分力、改善了钻头工作角度,最终有效减小了工件材料的塑性变形,抑制了孔出口毛刺的生长。

轴向振动钻削工艺效果试验

利用自制的压电式振动台,驱动工件正弦振动,进行了硬铝和不锈钢的轴向振动钻削试验,对轴向振动钻削的断屑效果、尺寸精度以及孔出口毛刺进行了试验研究和理论分析。与普通钻削相比,由于轴向振动钻削具有良好的断屑排屑条件、较高的入钻定位精度和切削液作用效果,因此它能够有效地改善断屑效果、提高尺寸精度、减小孔出口毛刺。

超声振动辅助微小孔高速钻削技术研究

结合高速钻削和超声振动钻削优点,自行研制出超声振动辅助高速钻削机床。利用该机床,通过实验对比超声振动辅助高速钻削和普通钻削条件下加工工件的孔扩量、表面粗糙度和出孔、入孔毛刺等参数,研究评价超声振动辅助高速钻削性能。实验结果表明,相对于普通钻削,超声振动辅助高速钻削可实现φ0.1mm、深径比大于10的微细深孔加工,实验结果证明了理论与实验分析的正确性。

八面钻超声振动钻削钛合金出口毛刺形成机理

钛合金在传统麻花钻常规钻孔后,会产生较大的孔出口毛刺,这将导致孔出口去毛刺困难且影响紧固件装配质量。本文引入一种八面钻新刃型刀具,并利用超声振动钻削技术,进行了八面钻超声振动钻削钛合金出口毛刺形成的基础理论和试验研究。理论分析了普通钻削和超声振动钻削的出口毛刺形成过程以及超声振动钻削的出口毛刺降低机理,同时试验验证了超声振动钻削的出口毛刺降低效果。结果表明:相比于钛合金普通钻削,超声振动钻削极大地提高了钻头刀具的切削能力,分别降低了钻削力16%~20%、切削温度18%~21%和出口毛刺高度82%~89%,有效降低了装配过程的去毛刺困难和生产成本。

航空航天铝合金构件装配孔钻削出口毛刺研究进展

航空航天制造业中存在大量的铝合金装配孔加工需求。装配孔主要通过钻削加工实现,加工中存在铝合金出口毛刺过大的问题。出口毛刺直接影响工件的精度、抗疲劳强度、装配性能,去毛刺工序会极大地增加工时和成本。因此有必要对铝合金装配孔钻削出口毛刺进行研究,实现对出口毛刺的控制。从铝合金钻削出口毛刺的类型和测量方法、形成机理和高度预测以及毛刺控制方法等方面进行了系统性的论述,以期为铝合金钻削加工出口毛刺的研究提供帮助。

基于应变梯度理论的微切削毛刺仿真研究

在微切削过程中,为了更准确地研究材料尺寸效应对毛刺高度和宽度产生的影响,基于应变梯度理论对传统的Johnson-Cook本构模型进行修正,然后通过用户子程序vumat将其导入ABAQUS有限元软件进行出口毛刺仿真。通过仿真结果可知:在考虑材料尺寸效应的条件下,随着切削厚度的增加,剪切变形区内最大应力值会减小,并向不考虑材料尺寸效应时的最大应力值靠近;在考虑材料尺寸效应的条件下,水平方向上的切削力会变大,进而导致出口毛刺的高度值和宽度值均大于不考虑材料尺寸效应时的对应值。

轴向振动钻削对进给方向毛刺形成的影响

基于轴向振动辅助钻削原理,探讨了振动钻削对切出进给方向毛刺的影响。结果表明:由于施加轴向振动的作用,钻削加工中出现了脉冲和变厚钻削的过程,改善了钻削过程中的切屑的断屑条件,降低了轴向钻削力,从而减小了切削层材料的塑性变形,抑制了切出进给方向毛刺。

加工参数对2024铝合金钻孔加工质量的影响

2024铝合金具有良好的抗疲劳裂纹扩展性、优良的损伤容限和高断裂韧性,在航空航天和轻量化领域得到了广泛应用。铝合金整体结构件装配时需要大量钻孔,因此孔加工质量对产品的性能和寿命有较大影响。铝合金材料的优良塑性和延展性容易导致钻孔出口出现毛刺和加工变形,极大地削弱了结构件的装配精度和性能。本文结合实验法和有限元法,分析了2024铝合金的钻孔加工规律,认为切削速度和进给速度对孔口毛刺及孔加工质量影响较大,并拟合了孔口毛刺高度和孔径尺寸的经验公式。

钛合金钻削加工出口毛刺研究进展

钛合金材料因其硬度高、耐腐蚀、抗断裂性能好等优点被广泛应用于航空航天和军工国防等尖端领域。钛合金材料在钻削加工中易产生出口毛刺缺陷,影响工件的表面质量,且毛刺的后处理工序增加了该材料的加工成本。因此,开展关于钛合金钻削出口毛刺的研究,对于改善工件的表面质量、提高钛合金的适用范围有重要意义。本文以钛合金钻削加工中的出口毛刺为研究对象,针对出口毛刺类型、形成机理和控制策略三个方面进行了系统性综述,并对钻削加工钛合金出口毛刺的研究进行了展望。

钛板刚度对钻削轴向力和出口毛刺的影响

针对弱刚性钛合金薄板钻削过程,从理论和实验两方面研究工件刚度对轴向力和出口毛刺的影响规律。考虑工件变形与轴向力的相互影响,建立弱刚性钛板钻削轴向力预测模型,求解工件变形带来的附加进给率,结合提出的毛刺厚度预测方法和高度累积判定式,实现工件刚度的影响规律分析,并设计以刚度和进给率为变量的钻削实验。实验结果表明,随着工件刚度的减小,轴向力曲线上升段延长、下降段缩短,最大值略微减小;而毛刺高度减小、厚度增加,类型从冠状变为均匀状。轴向力预测曲线与实验曲线趋势相符,峰值预测误差在8%以内;毛刺尺寸和类型的理论分析结果与实验结果具有一致性。工件刚度以改变实际进给率的方式影响钻削过程,因此弱刚性钛板钻削出口毛刺的抑制要综合考虑工件刚度的影响。

钛合金螺旋铣孔工艺参数对孔加工质量的影响

现代飞机制造业中钛合金使用日益广泛,而螺旋铣孔是飞机制造装配中大孔径连接孔加工的一种新工艺方法。对于钛合金的大孔加工,螺旋铣孔制孔质量显著高于钻孔。实验研究了每齿轴向进给量、每齿切向进给量、切削速度与偏距四个参数对于钛合金螺旋铣孔质量的影响。实验结果表明:每齿轴向进给量与切削速度是出口毛刺高度的主要影响因素;孔径偏差的主要影响因素是每齿切向进给量与每齿轴向进给量;每齿切向进给量与每齿轴向进给量的增加会导致切削表面残余高度增加,从而造成螺旋铣孔孔壁表面粗糙度随着而上升;偏距增加会保证足够的排屑空间,从而避免孔壁划伤,对于提高孔壁质量有利。通过优化选择工艺参数,可以满足飞机制孔工艺质量的要求。

端面磨削复合材料管毛刺预测及验证

阵列复材管具有优异的性能,可应用于微波反射器夹层。阵列复材管端面磨削过程中易出现规律毛刺且形成过程不明确。研究以阵列复材管的复合材料管胞元为对象,考虑其宏观结构特征和端面磨削特点定义切出角度和砂轮轴线偏移角,并系统研究在砂轮倒角参数和工艺参数综合影响下,切削截面内砂轮与纤维相互作用关系,揭示毛刺的形成过程并建立毛刺长度预测模型。结果表明:砂轮轴线偏移角、砂轮倒角共同影响切削截面内的砂轮倒角,而切削截面内砂轮倒角与纤维方向角的大小关系、轴向磨削深度共同影响纤维率先发生断裂的位置,该位置与纤维方向角共同影响毛刺的长度。为获得更好的加工质量应优先选用较大倒角的砂轮、较小的砂轮轴线偏移角或使切出角度接近90°,当毛刺不可避免时,优先选用较小的轴向磨削深度。研究成果可为复合材料管端面磨削过程中刀具轨迹规划、刀具设计和工艺参数选择提供指导。