3003Al-H14薄壁微小通道扁管波形冲压成形尺寸对截面变形的作用规律

薄壁微小通道波形扁管是建设新能源汽车锂电池组恒温系统的绝佳材料,成形尺寸是影响其冲压成形截面变形的关键因素。建立了实验验证的3003Al-H14微小通道薄壁扁管的波形冲压-回弹有限元模型。基于所建模型,研究了截面高度、管坯壁厚、内外面相对弯曲半径缩放系数等成形尺寸,对截面变形率和平均截面变形率的作用规律。研究发现:①横截面上边缘孔的截面变形率通常较大,其余孔的截面变形率相对较小且大小一致;纵截面上孔的截面变形率呈现波峰波谷高、中间段低的分布特点。②扁管的截面变形率随着截面高度增大而增大,当截面高度超过4 mm时,扁管内的筋显著弯折,横截面塌陷严重。③扁管的平均截面变形率随着壁厚增大呈指数函数下降;当壁厚等于0.1 mm时,所有截面都畸变严重,而当壁厚超过0.3 mm时,最大截面畸变率下降至24.71%。④内外面相对弯曲半径的缩放系数越大,则内外面的实际弯曲程度越小,平均截面变形率也越小。研究成果对薄壁微小通道波形扁管的精确成形具有科学意义和工程价值。

薄壁仿生护具微冲击响应智能预测方法仿真

通过预测可以更好地了解护具的性能和行为特征,优化护具的设计参数和结构,为穿戴者的安全提供更加可靠的保障。在此背景下,进行不同载荷下薄壁仿生护具结构微冲击响应预测研究。研究选择3种不同类型的薄壁仿生护具作为测试样品,以实验测试的方式,通过落锤冲击试验和微冲击后的压缩破坏试验测试得出不同载荷下薄壁仿生护具结构微冲击响应数据,包括应变值和剩余强度值。以多元回归方程为基础,以不同载荷条件参数为自变量,以应变值和剩余强度值为因变量,实现薄壁仿生护具结构微冲击响应预测。测试结果表明:所设计方法的预测误差较小,证明其预测准确性更高。

Inconel 718介观尺度薄壁件微铣削力预测

Inconel 718介观尺度薄壁件在航空航天、医疗和通讯等领域的需求日益增长.薄壁微铣削变形是领域内的难题,而微铣削力是引起加工变形的重要因素.为实现薄壁微铣削力的预测,建立了Inconel 718薄壁微铣削加工过程的有限元仿真模型,以及微铣刀和薄壁件的几何模型,完成了网格划分,并验证了网格独立性.采用Johnson-Cook本构模型和失效准则描述材料本构关系和切屑分离准则,修正库仑模型描述摩擦特性.对比薄壁微铣削过程仿真模型输出的微铣削力与实验测量结果,最大和平均相对误差分别为11.23%,7.04%,验证了模型的有效性和准确性.

3003-H14铝合金微通道扁管波形冲压的摩擦边界条件优化

波形微通道扁管成为新一代热交换系统关键零部件,但是成形过程中截面畸变严重且受摩擦条件影响。本文建立了基于实验验证的3003-H14铝合金微通道薄壁扁管波形冲压成形-回弹有限元模型,模拟分析了动模-管坯摩擦系数μ_(1)和定模-管坯摩擦系数μ_(2)对截面畸变率分布和平均截面畸变率δh的影响。研究发现,筋的出现大大降低了扁管横截面的截面畸变量,但是对边缘孔的约束作用较弱。纵截面的畸变呈现为有规律的高低波动状态。对于横截面畸变,μ_(1)越大,δh越大;δh随着μ_(2)的增大,先减小后增大。在降低扁管整体的横截面畸变率时,应该考虑摩擦对之间的配合影响。对于纵截面畸变,μ_(1)和μ_(2)越大,δh越大。动、定模与管坯之间的润滑条件越好,越有利于降低纵截面畸变。μ_(1)=0.02、μ_(2)=0.02和μ_(1)=0.02、μ_(2)=0.17均为微通道扁管的最佳摩擦工艺条件。本研究能够为波形微通道薄壁扁管的精确成形提供借鉴。

直面微型薄壁微细铣削变形与在线补偿研究

薄壁特征在切削加工中的弹性变形一直是制约其加工质量的关键因素,针对这一问题开展弹性变形预估与补偿研究.首先,基于有限元对不同厚度的直面微型薄壁特征进行分层铣削建模,研究薄壁沿高度方向和沿长度方向的变形规律,建立考虑材料去除对薄壁刚度影响的悬臂梁法薄壁变形模型.其次,研制了单自由度切削力测量与实时切削参数补偿装置,基于薄壁切削过程中实时测量的切削力与变形模型,预估薄壁变形量,作为补偿值对径向切削参数进行实时补偿.最后,进行直面微型薄壁特征的微细铣削对比试验.结果表明:经过径向切削参数补偿后,薄壁的平均相对误差从6.86%减少到2.19%,验证了所建立模型的可靠性与所研发补偿装置的有效性.

微小薄壁变形预测的迭代有限元法

将迭代有限元法引入微小薄壁铣削中,建立了变形量的预测模型,预测了不同径向切削深度、不同薄壁厚度时的铣削变形量大小,通过试验加工和Deform-3D仿真对模型进行了验证.结果表明:迭代有限元变形预测值与试验加工变形量较为接近;加工后的薄壁残余厚度大于理想状况下的加工厚度;最大变形量随壁厚的增大先保持最大值然后逐渐减小至0;薄壁厚度应当与切削参数相协调,调整工件刚度与切削力大小相适应,否则会导致变形量过大.

薄壁玻璃微球制备工艺

叙述了玻璃溶液浓度、发泡剂加入量、液滴炉各温区温度和抽气速度等因素对制备空心玻璃微球壁厚的影响，确定了制备１ μｍ 以下超薄壁空心玻璃微球的工艺条件。

紫铜薄壁零件微铣加工变形分析及预测

针对紫铜薄壁微铣削加工过程中的位移变形问题,建立了铣削力数学模型,采用四边形薄板单元有限元方法对薄壁铣削的位移变形进行分析预测。为了验证铣削力模型和薄壁变形预测的准确性,利用金刚石微铣刀对紫铜进行铣削试验。最后,通过光学显微镜和扫描电镜进行观测。结果表明:本文试验结果与仿真结果几乎吻合,证明本文建立的铣削力模型及采用的薄板变形分析方式可以有效地预测加工变形,且载荷位置与薄壁变形关系密切,切削变形随薄壁厚度的减小而快速增大。

不锈钢薄壁管的微束脉冲等离子弧焊接工艺

分析了不锈钢薄壁管的焊接特点,选用了合适的焊接方法,制定了焊接工艺规程。通过对现有设备的改造和组合,实现了适合直径20 mm、壁厚0．8 mm不锈钢管的微束等离子弧焊接过程,取得了满意的焊接质量和外观成形。

宏微观跨尺度下的锥套运行力学机理研究

为揭示薄壁锥套在运行过程中产生损伤的运行力学机理,提高其运行可靠性,提出一种用于解决具有宏微观跨尺度问题和大规模非线性接触问题的流固耦合方法。通过对薄壁锥套和轧辊所形成的固体域进行三维静电多极离散,采用改进后的Krylov子空间广义极小残值法(GMRES(m))对其进行优化迭代。其中,弹性摩擦接触域进行点面接触非线性数学规划,耦合界面处采用非匹配网格数,并对微米级油膜进行弹性润滑解析和无厚度处理,同时引入Lagrange族内插函数,建立薄壁锥套在宏微观跨尺度下的运行力学模型。通过薄壁锥套运行力学机理试验,验证计算方法在揭示薄壁锥套运行力学行为的正确性。结果表明,薄壁锥套在运行过程中的油膜力场和接触应力场呈三维动态非均匀分布,在复杂交变力场作用下,位于薄壁锥套两端密封槽处的应力奇异性是造成其发生粘结、断裂等破坏的力学原因。在设计阶段必须考虑轧制工况状态,通过设计合适的过盈量和锥套厚度来减小疲劳损伤,提高可靠性。

钛合金薄壁微铣削精度研究现状与发展趋势

随着航空、航天、船舶等工程领域对具有薄壁结构的钛合金零件需求的不断提高,加工效率相对较高且适用于曲面等复杂几何形状制造的微铣削加工方法在钛合金薄壁加工中获得了广泛的应用。然而由于其刚度较低,在微铣削加工钛合金薄壁时极易产生工件变形、失稳和振动等问题,并导致加工精度的下降。为此从理论建模、有限元仿真和试验测量三个方面分析了国内外弱刚度金属薄壁微铣削技术研究的现状。相关研究表明,在加工过程中对薄壁变形进行准确预测对于薄壁微铣削加工误差补偿模型的建立与薄壁加工精度的提高具有重要意义。并指出,在获得数学规律的基础上对薄壁微铣削加工变形和该变形对加工精度造成的影响之间蕴含的物理关系仍有待进一步的研究。

横向稳态磁场作用下微束等离子电弧数值分析

为分析外加横向稳态磁场作用下电弧特性与电弧对工件热、力输入的变化规律,本文建立了微束等离子电弧三维模型,将外加磁场简化为背景场添加至模型,使用有限元分析软件COMSOL进行求解计算。结果表明:外加横向稳态磁场作用下,喷嘴内部各项特性均未发生较大变化,喷嘴下方电弧等离子体在洛伦兹力的作用下向x负方向移动,电弧温度、等离子体速度与电流密度等均发生相应的偏转,因此造成电弧对工件的热输入减小、压力降低。最后在薄壁件上进行了焊接试验,试验过程中拍摄的电弧轮廓与仿真电弧形态基本一致,加磁区域堆焊层余高增加、熔宽减小,焊缝向两侧"下塌"现象消失。外加横向稳态磁场可减小电弧对熔池的热、力输入,进而改变焊缝形貌,抑制薄壁件堆焊过程中由于热、力输入过大而产生的"下塌"现象,有利于薄壁件的堆焊成形。

振动时效法在薄壁铸件上的应用

介绍了振动时效法消除残余应力的机理以及在薄壁铸件上的应用。通过对振动时效工艺参数,包括激振点、支撑点、激振频率、激振力和激振时间等的分析,优化出了薄壁铸件的振动时效工艺。振动时效后薄壁铸件残余应力降低35%以上,应力分布得到了均化,同时与热时效相比,节约工艺成本70%以上,大大地缩短了处理时间。

一种微型、薄壁、难装夹零件的加工工艺方法

介绍了一种小批量生产微型、薄壁、难装夹零件的高效加工工艺方法,为加工同类型的零件提供一些操作思路。主要解决小批量生产该类型的零件时,如设计专用工装成本过高,而采用单件加工效率低下、精度难于保证等问题。解决问题的主要技术方法为在零件适当的位置上设计合理的工艺夹把,以简化零件的装夹;利用数控铣床批量加工零件,即可以提高加工效率,又可以保证该类型零件的外形及尺寸精度正确。经实践证明,该工艺方法极大地提高了生产效率,顺利解决了小批量加工微型、薄壁、难装夹零件时的技术难题。

特大型汽车起重机车架的有限元分析

特大型汽车起重机车架可简化为薄壁杆件结构，本文用微弯板仿真平面板结构，避免了共面节点的第六自由度问题，对吊臂在三个不同工况位置进行分析，给出了车架的受力情况及变形情况，结果表明用微弯板能较精确地对薄壁杆结构建模。

基于机器视觉的大尺寸薄壁机械零件微裂纹检测研究

当前的微裂纹检测方法不能对微裂纹图像进行平滑处理,导致无法有效检测到微裂纹的长度、面积以及圆度。为此,设计一种基于机器视觉的大尺寸薄壁机械零件微裂纹检测方法,对大尺寸薄壁机械零件微裂纹图像进行灰度拉伸,利用邻域均值算法对拉伸后的图像进行平滑处理,进而利用机器视觉理论提取微裂纹图像缺陷特征,通过计算对微裂纹的缺陷特征进行约束处理,完成大尺寸薄壁机械零件的微裂纹检测。测试结果表明:该方法具有较好的检测效果和精准度。

薄壁不锈钢管的封口焊接

对不锈钢薄壁细管进行了微束等离子弧焊封口试验研究。分析了不锈钢薄壁管的焊接特点,并通过试验得出了薄壁不锈钢的合理焊接工艺参数,取得了满意的焊接封口质量和外观成形。

微细通道内蒸发薄液膜区壁面滑移及微流动特性

基于扩展Young-Laplace方程和动力学理论研究微通道中蒸发薄液膜区固液界面附近流动和传热特性,考虑压力特征、壁面滑移和温度跳跃建立物理模型。利用边界层近似,提出一种计算固液界面吸附微液层热阻的方法,导得固液界面的热阻和温度。数值模拟结果表明,壁面微流动会降低毛细压力梯度,增加壁面热阻,降低液相过热度,恶化液膜铺展和传热性能,在薄液膜区不可忽略。阐明壁面微流动含义,指出滑移系数与吸附流动微液层厚度的关系。

激光微沉积合金粉末制造薄壁零件的试验研究

为了直接制备出壁厚均匀的精细薄壁零件,试验研究了激光微沉积StelliteF合金粉末的工艺参数对壁厚均匀性及沉积过程稳定性的影响。通过对激光微沉积薄壁的截面组织及形貌的分析表明,沉积过程的热散失条件影响壁厚的均匀性;选择合适选择合适的工艺参数,可沉积出表面粗糙度Ra低于10μm、内部组织致密、厚度均匀(壁厚约0.4mm)的薄壁零件。结果表明,激光微沉积合金粉末技术在细小零件的激光表面改性及高精度小型零件的直接制备方面具有很好的应用开发前景。

曲面薄壁特征微细铣削试验研究

曲面薄壁零件在微电极及微型涡轮等领域有着极其重要的应用,为了保证其加工质量,针对曲面薄壁特征进行了微细铣削试验研究,探究关键铣削参数每齿进给量f z、轴向切深a p、径向切深a e及主轴转速n对表面粗糙度R a、尺寸误差Δw及毛刺宽度h的影响规律,基于综合平衡法,优化获得最优铣削参数。研究结果表明,对R a、Δw及h影响最大的因素分别为n、f z、a p;变轴向切深加工工艺能够抑制毛刺的形成,获得较好的加工质量。在保证质量的同时,为提高加工效率,可以在加工过程中适当采用较大的a e值及f z值。