薄壁工件多点磁力辅助夹具设计研究

航空发动机叶片等薄壁工件是典型的弱刚性工件,具有壁厚薄、刚性差、型面复杂以及材料难加工等特点,在加工过程中极易产生弯曲、扭转变形导致工件超差。针对叶片类薄壁零件加工过程中弱刚性导致的变形及复杂曲面难以支撑问题,首先,对现有相变材料辅助夹具进行了分析,并提出了薄壁零件的无应力辅助支撑原理;然后,基于无应力辅助支撑原理及复杂曲面离散化原则设计了一种用于叶片类薄壁工件辅助支撑的多点磁力辅助夹具,并对其装夹变形以及辅助支撑能力进行了理论分析和试验研究;最后,基于该辅助支撑夹具对叶片进行了磨削加工试验,验证了所设计的辅助夹具在弱刚性工件刚性增强以及加工变形控制方面的优越性。

超声辅助磁力研磨对选区激光熔化TC4合金表面质量的影响

为了改善选区激光熔化TC4合金的表面质量,采用超声辅助磁力研磨技术进行光整加工。模拟了不同磁极尺寸和研磨区域下磁通密度的大小和分布情况。对空化泡在复合场下受力进行分析,研究磁场对空化效应的影响机理。分析了施加超声振动前后试样表面形貌的变化规律,研究了振幅、研磨转速和研磨时间对表面粗糙度的影响规律。结果表明,随着磁极直径和高度的增加,磁感应强度增加,磁通密度的分布逐渐由不均匀向均匀变化。在80 mm的固定位置研磨效果较好,平均磁场力为17.12 mN,表面粗糙度为0.673μm。施加超声振动后,原始表面凸起和缺陷被完全去除,表面有细长的划痕,表面粗糙度降至0.243μm。与磁力研磨工艺相比,表面粗糙度降低了60%。磁场对空化效应的抑制作用降低了空化泡溃灭时释放的能量,从而减小了空化效应对表面造成的损伤。

振动辅助磁针磁力研磨法对管件焊缝表面氧化皮的去除实验

目的去除焊接管件焊缝处的氧化皮,改善焊缝处的应力状态。方法采用振动辅助磁针磁力研磨法去除导磁材质管件经焊接处理后焊缝表面的氧化皮,利用超景深电子显微镜观察氧化皮的去除情况;利用X射线能谱分析仪对焊缝表面氧化皮的成分进行分析,根据氧化皮及管件材料主要元素的占比情况,分析检测焊缝表面氧化皮是否被完全去除。结果焊缝表面氧化皮经振动辅助磁针磁力研磨后被完全去除。通过对比振动辅助磁针磁力研磨前后的表面形貌发现,表面颜色由黑变光亮,氧化皮得到有效去除。通过EDS成分分析可知,氧化皮的主要成分为C元素,质量分数为88.62%;管切面显示基体的主要成分为Fe元素,质量分数为67.09%。通过振动辅助磁力研磨法去除氧化皮后,管表面的元素组成与研磨前相比C元素降低了85.52%,Fe元素增加了63.06%。表面残余应力由原始的+17.5 MPa变为−186.0 MPa。经研磨后,氧化皮基本被完全去除。结论焊缝表面成分的检测结果证实,从表面形貌分析中得到氧化皮被完全去除的结论是正确的,同时也表明振动辅助磁针磁力研磨对完全去除焊缝表面的氧化皮具有可行性。

动态气体载荷下磁力辅助式压电俘能器设计与实验

为了实现气动系统低功耗传感器的自供能需求,提出了一种新型磁力辅助式压电俘能器,以此提高俘能器俘获动态气体载荷能的效率。将磁铁间的非接触力作为磁力诱导的预应力施加在压电片中心,当动态气体载荷作用在压电片上时,磁力诱导的预应力可以通过改变压电片的位移来调节压电片表面正负电荷的分布,进而提高俘能器的机电转化效率。仿真研究表明,斥力诱导的预应力可增加俘能器的输出电压,而吸引力诱导的预应力则降低了俘能器的输出电压。采用外径22 mm、厚度0.23 mm的压电单晶片及缸径63 mm、行程150 mm的气缸制作实验样机,利用气动组件搭建测试系统。分别调节压力、周期、流量以及磁力等参数进行实验测试。实验结果表明,当俘能器的最佳匹配负载为0.87 MΩ时,最大的瞬时功率为1.39 m W,俘能器的最大瞬时功率提升12.6%,而引入磁力诱导的预应力仅为气体载荷的0.6%,磁力诱导预应力可有效提高俘能器俘获气动系统动态气体载荷能的效率。

电磁力辅助线加热成形的加工温度优化分析

在船体外板线加热成形的过程中,利用电磁力促进钢板成形,可以提高钢板的成形效率和成形精度,此方法称为电磁力辅助线加热成形工艺。采用数值仿真手段对这种新工艺进行分析,在建立多物理场耦合的三维有限元模型的基础上进行模拟计算,研究了钢板表面温度对电磁力辅助钢板成形效果的影响,并对电磁力的辅助成形效果和钢板表面温度之间的关系进行了优化分析。

电磁力辅助水火弯板工艺装置控制电路设计

在水火弯板过程中利用脉冲电磁力可以对钢板施加一定频率、近似为连续的约束力，不仅能够改善钢板高温加热条件，提高钢板成形效率，而且有利于加工控制和提高成形精度。根据电磁力辅助水火弯板的实际需求，介绍了电磁力辅助水火弯板控制电路的设计思路和各分支电路的功能，并利用数字示波器和5V、12V和20V电源对设计电路实物进行了信号输出检测和分析，结果验证了电路设计的正确性。

振动磁力研磨机理及多型面加工

针对目前振动辅助磁力研磨中装置复杂、设备专用、缺少小孔加工装置的问题,提出电磁永磁振动辅助磁力研磨的方案。该方案将励磁装置与振动发生装置集成起来,结构简单。同时,设计针对平面、圆柱面、球面以及3 mm内孔面的快换加工部件,可实现对上述多种型面的加工。建立起单个磨粒的材料去除模型以及磁粒刷的剪切扭矩模型。根据模型可知,在传统磁力研磨基础上引入振动,可增大磁性磨粒的研磨压力和剪切扭矩,研磨效率得以提高。通过三维光学表面轮廓仪和粗糙度仪对研磨前后表面质量进行测量,平面、圆柱面、球面以及内孔面表面质量都得到明显改善。同时,对电磁永磁振动辅助磁力研磨加工特性进行分析。

航空发动机铣削叶片抛磨技术研究现状及其发展趋势

叶片是航空发动机的核心部件,其苛刻的工况对其加工精度和表面完整性提出了更高要求。针对铣削叶片现有成性技术,阐述了叶片典型结构及抛磨前的表面状态,归纳了叶片抛磨技术关键共性难点。以表面完整性为评价指标,从手工抛磨、砂轮抛磨、砂带抛磨、磨粒流抛磨、柔性工具抛磨、磁力辅助抛磨、滚磨光整加工等方面介绍了航空发动机叶片抛磨的国内外研究进展,对比了各种抛磨技术的优缺点及适用范围。

纵向辅磁双稳态压电悬臂梁非线性动力学

为了解决双稳态压电悬臂梁输出电压小等问题,引入了上吸引下排斥纵向辅助磁力,通过实验研究了辅助磁力对于双稳态压电悬臂梁复杂非线性动力学行为的影响.实验所用的材料为上下对称的层合梁,压电层的材料为极化后的PVDF,基层的材料为黄铜.对压电悬臂梁进行简谐激励,通过电压和位移的正向扫频和逆向扫频研究系统的跳跃现象,研究辅助磁力对于系统动力学行为的影响,分析纵向辅助磁力对系统由倍周期分叉进入混沌运动的影响.实验结果表明:当辅助磁铁与主磁铁之间的距离较大时,该双稳态系统表现出明显的硬弹簧特性;当辅助磁铁与主磁铁之间的距离较小时,该双稳态系统表现出明显的软弹簧特性;当辅助磁铁与主磁铁之间的距离由小变大时,系统表现出复杂化的非线性行为.

磁力搅拌结合超声辅助乳化微萃取装置研制与方法参数考查

将涡旋搅拌与超声乳化技术相结合,制作了一种新型液相微萃取装置,并建立了磁力搅拌结合超声辅助乳化微萃取新方法。以联苯菊酯作为萃取物,考查了影响方法萃取效率的若干因素,实验结果与理论推导相符合。新方法应用于尿液中联苯菊酯的检测,在1-1000μg/L范围内线性良好,相对回收率可达98.4%,相对标准偏差可达3.5%,最大富集倍数为122,检出限为11 ng/L。

基于九轴传感器的人体异常行为检测

针对于我国老年化进程加快,老年人异常行为频繁发生等情况,基于传感器的人体异常行为检测成为当今社会研究热门方向。为了更加准确地进行检测,设计一种基于九轴传感器异常行为检测系统。该系统采用三轴加速度传感器,三轴陀螺仪传感器用于采集人体姿态的加速度和角速度值。三轴磁力计用于辅助定位。利用传感器采集心率、温度人体特征参数。用SIM900A模块GSM/GPRS进行地理信息采集和短信报警,将相应的地理位置、采集转换的参数发送给监护人,从而实现对异常行为的检测。

磁力搅拌超声乳化微萃取用于血清中有机磷农药的检测

目的将涡旋搅拌与超声乳化技术相结合,建立了磁力搅拌结合超声辅助乳化微萃取新方法。方法使用一套自制前处理装置,将所建立的方法应用于血清中的7种有机磷农药的前处理过程中,并联用GC/MS对其进行了检测。考查了影响方法萃取效率的若干因素,确定了最优条件:90μL甲苯作为萃取剂;磁力搅拌转速为200rpm;超声萃取时间为2 min。结果在此条件下,针对血清中的7种有机磷农药的相对回收率为83%~109%,RSD为3.5%~5.6%,检出限为0.08~1.6μg/L。结论该方法操作简便、快速、准确,适合于血清中有机磷农药的测定。