复杂表面造型及其应用

复杂表面造型是工程设计中经常遇到的问题之一,也是工程设计人员感到棘手的难题.本文介绍了Swans软件的开发与应用,以实例表明Swans软件是一个功能较强的复杂表面造型软件.

不同激光表面造型机械密封环的性能试验研究

将2种典型表面造型机械密封环,即微凹腔造型和腔与槽结合造型的密封环,与未造型密封环进行了密封和摩擦性能的对比试验。试验结果表明2种造型的机械密封与未造型的相比具有明显优越性能:凹腔机械密封在一定工况范围内无泄漏,且具有相对于未造型良好的摩擦性能;槽腔结合机械密封在整个过程中均无泄漏,其摩擦系数远小于未造型的。凹腔机械密封也存在一些缺点:在介质压力较小工况下试验时泄漏较大;在介质压力大而转速小时摩擦扭矩较大。分析表明:凹腔环的凹腔造型在端面载荷较大,存在轴向振动的情况下会增大摩擦系数;槽腔结合环的泵送槽能够容纳液体,具有润滑和缓冲振动的作用。

基于摩擦磨损特性的激光表面造型试验研究

通过球墨铸铁材料圆环端面的激光造型,对比光滑表面、点圆和网格造型图案对材料摩擦磨损性能影响,发现同样分布率的网格造型图案有较好的抗磨损特性和承载性能。通过比较不同激光加工参数和网格几何参数的激光造型表面的形貌和摩擦磨损特性,找到激光造型的优选方案。

压气机转子的表面造型及等温精密成形工艺

采用NURBS方法生成了转子叶片的表面模型,并对其进行了延伸和裁剪,将叶片模型和转子的二次表面模型组合,得到转子锻件和模具镶块的表面模型。以此为基础设计了一套组合式模具,模具的凹模由23块镶块组合而成。最后采用等温锻造的方法成形转子锻件,模具和坯料的加热温度均为430℃。经检测,转子锻件的尺寸精度及组织性能均符合设计要求。

轿车车身表面造型中的构造曲率法

B样条曲线、曲面是计算机辅助汽车车身造型的一个重要工具。对目前常用的几种B样条曲线插值方法进行了讨论，并提出了一种新的B样条曲线描值方法──构造曲率法。设计者可通过调整该方法中引入的曲率参数K，灵活地改变端部形状，使之合乎设计要求。最后，给出了应用实例。

车身表面造型中的散乱数据曲面拟合

根据汽车车身雕塑模型的实际测量和曲面拟合的要求，在分析曲面拟合的Ｓｈｅｐａｒｄ方法、Ｂ－ｓｐｌｉｎｅ方法和Ｔａｙｌｏｒ方法特点的基础上，建立了计算数学模型，开发了相应的计算软件，并给出了计算实例。

基于NURBS方法的转子表面造型技术

采用双三次NURBS方法对某型号转子进行几何造型,对造型过程中出现的曲面延伸、求交和裁剪等问题进行了研究.根据叶片的形状特征,以曲线的几何形式为基础,提出了一种简单实用的曲线曲面延伸方法,实现了切矢量连续的叶片型面的延伸.对于两相交面分别为自由曲面和解析曲面的求交问题,提出了一种简化的跟踪算法,实现了转子叶片型面和圆台面的准确求交和裁剪,从而实现转子精确的几何造型.

叶片叶身表面造型系统研究

本文用C语言与AutoCAD9．03版在286微机上开发叶片叶身表面造型系统。利用该系统可方便地实现叶片表面构型，为叶片模具设计提供了工具。

高压晶闸管表面造型技术的改进

论述了采用喷砂造型大正斜角的发展过程及理论依据,分析了有效负斜角公式应用在高压晶闸管制造中的发展过程及其正确应用,研究改进了高压晶闸管的表面造型技术,运用喷砂造型大正斜角及类台面结构等成功研制了高压晶闸管并将其量产化。

电子束表面造型对液冷冷板散热性能影响研究

为了获得电子束表面造型对液冷冷板散热性能的影响规律,对带有柱状表面造型的液冷冷板进行数值模拟。结果表明,当冷却液通道中存在柱状表面造型时,可有效提高冷板的散热性能,其中造型高度对冷板的散热性能影响最大,造型流向间距的影响其次,造型直径的影响最小;当柱状造型直径1mm、高度6mm且相邻造型的流向间距为4mm时,冷却液与模拟发热芯片的温差为46.08℃,该冷板的散热性能与空白试样对比可提升23.23%。之后根据模拟结果,制备了具有不同表面造型特征的液冷冷板试样,散热性能测试结果表明,通道内制备柱状造型可提高冷板散热性能达13%以上;但当柱状造型高度<4mm,且造型数量较少时,改变柱状造型特征对提升冷板散热性能的影响较小。

新型零泄漏非接触式机械密封及其激光表面微造型跨尺度加工工艺研究

介绍一种在密封环端面具有微观凹腔和宏观泵送槽的新型机械密封。基于流体动压润滑理论,对其表面的微观和宏观几何形貌进行了初步设计;采用先进的激光表面造型技术(LST),利用"单脉冲同点间隔多次"激光加工工艺,在SiC试样上进行激光造型工艺试验,分析输出波长、激光功率、脉冲宽度、重复频率、重叠系数和辅助气体等激光加工参数对SiC材料几何形貌质量的影响;成功地在机械密封环端面加工出高质量的微观凹腔和宏观泵送槽,解决了机械密封环端面跨尺度加工的难题。

激光微造型表面摩擦磨损性能研究

采用声光调Q二级管泵浦固体光源(DPSS)NdYAG激光器对缸套试件表面进行了微造型网纹加工。在往复式活塞环-缸套摩擦磨损模拟试验机上进行了激光造型缸套试件与未造型光滑缸套试件的摩擦磨损性能对比试验研究。试验结果表明,在重载高速条件下,激光网纹试件与未造型试件相比,摩擦因数降低23%,磨损量降低66%。说明激光网纹沟槽具有贮油、积屑和动压润滑作用,同时激光加工的网纹淬火效应也有利于提高支承表面的耐磨抗擦伤性能。

散乱数据的曲面拟合及其在汽车车身外表面造型设计中的应用

根据车身外形曲面测量和拟合的要求，分析了散乱数据曲面拟合的Ｓｈｅｐａｒｄ、三角形剖分、Ｂ－ｓｐｌｉｎｅ最小二乘及Ｔａｙｌｏｒ逼近方法的各自特点，推导了计算模型并建立了软件系统。

电子束表面造型技术的应用方向及其在国内船舶领域的发展现状

综述了电子束表面造型技术的应用方向,主要包括金属-复合材料连接、强化换热元件制备、涂层制备的表面预处理等。介绍了国内船舶领域电子束表面造型技术的发展现状,主要包括基于矢量化控制的电子束表面快速造型方法、针对船用材料的电子束表面造型工艺、面向应用的电子束表面造型样件性能研究等。

多种规则微造型表面摩擦特性的试验研究

比较了皮秒和纳秒激光造型表面的质量,采用皮秒激光进行了表面微造型,并用体视显微镜和WYKO形貌仪观察并表征了加工形貌。然后在UMT-2摩擦试验机上对光滑、凹坑、网纹和断纹4种形貌进行了摩擦磨损实验研究。实验结果表明:在低载高副低速条件下,试验因素对摩擦因数稳定值的影响由大到小依次为:润滑状况、形貌和载荷,试验因素对摩擦因数初值的影响由大到小依次为:载荷、润滑状况和形貌;根据正交试验,对于摩擦因数稳定值的影响,4种形貌优劣依次为凹坑、网纹、断纹和光滑;对于摩擦因数初值的影响,4种形貌优劣依次为凹坑、断纹、网纹和光滑。表面微造型能够显著地改善摩擦因数的稳定性。尤其在干摩擦条件下,光滑面的摩擦因数达到稳定费时较长,且稳定后存在较大振幅的波动;而造型面的摩擦因数则快速趋于稳定,且基本无波动。

表面微造型技术改善物体表面摩擦性能的研究

物体表面的微细形貌深刻影响和改变着物体表面的摩擦性能,这就促使人们利用各种加工手段在物体表面进行微细造型改变表面状况以达到所需要的表面摩擦性能。本文首先论述了微造型的几何参数及其对摩擦性能的影响,接着阐述了近年来物体表面微细形貌加工方法以及表面微造型技术的应用领域,最后提出了表面微造型技术的可能发展方向。

基于CFD活塞环表面凹腔微造型动压润滑性能研究

采用基于N-S方程的CFD方法,将缸套-活塞环摩擦副简化为平面滑动摩擦副,忽略次要因素建立三维表面凹腔微造型动压润滑模型,分析凹腔面积占有率、凹腔深度、凹腔半径变化分别对举升力的影响。研究表明:平面滑动摩擦副表面凹腔微造型可以产生动压润滑效应;当面积占有率为12%～20%,凹腔深度为5～10μm,凹腔半径为90～120μm时动压润滑性能较好。

激光表面微造型工艺试验与应用

在声光调Q二级管泵浦固体光源(DPSS)Nd∶YAG激光器基础上,采用"单脉冲同点间隔多次"激光微加工工艺,对灰铸铁材料表面进行微造型加工。分析了激光波长、光斑距离、重叠面积系数及重复频率对微造型质量的影响。试验研究表明,该工艺能有效防止金属熔融和重铸现象,获得较为理想的微腔形貌和表面质量。分析了微加工断面形貌,表明微腔(槽)表面留有一层与基体结合良好的硬化层。通过4L88型柴油机激光珩磨缸套的性能试验研究表明,与普通平顶珩磨缸套相比,采用激光珩磨缸套,柴油机机油耗降低39.3%,漏气量降低30%,PM排放降低18.8%。

摩托车缸套表面激光微造型润滑特性数值分析

为了研究改善摩托车发动机活塞环和缸套的摩擦性能、提高燃油经济性,采用激光表面微造型的方法,在缸套内表面加工出规则微观几何形貌。建立了均匀分布、球冠形状微造型的润滑理论模型,包括雷诺方程、油膜厚度方程、动力学方程等。使用多重网格数值方法进行编程求解,得出了活塞环与缸套间的流体动压和油膜厚度分布。仿真结果表明,在假设为平面的两个配合表面之间,表面微造型也能有效地产生流体动压效应,提高润滑性能。