薄壁结构件的正向吸附辅助支撑钻削工艺研究

航空航天领域中薄壁结构件的连接装配要求加工高精度的连接孔,但此类结构件钻削加工时变形大、易振动,严重影响制孔精度和表面质量,传统装夹方法存在装夹跨距大、难以充分有效支撑等问题。本文提出通过正向吸附辅助支撑,提高薄壁结构件加工时的局部刚度,进而提高薄壁结构件的加工质量,并通过仿真和试验相结合的方式研究了正向吸附辅助支撑对薄壁结构件钻削加工的影响。结果表明,在本文仿真和试验条件下,正向吸附辅助支撑可使钻削位置刚度提升40倍以上,孔壁粗糙度值降低67%以上,圆度公差降低60%以上,孔径偏差降低50%以上,同一孔的靠近出口、入口位置的孔径偏差降低90%以上。可见,正向吸附辅助支撑可显著提高薄壁结构件的制孔精度和质量。

大型金刚石薄壁钻头行波振动分析及优化

针对大型金刚石薄壁钻头在钻切中出现的振动和噪声问题,用Ansys Workbench有限元软件对无开孔、开孔、开孔且夹层和安装定位轮的薄壁钻头进行模态分析,进一步用行波振动理论计算薄壁钻头共振裕度δ,分析避开行波共振的效果,研究开孔、夹层对行波振动的影响。结果表明:钻切转速为187.32 r/min时,无开孔薄壁钻头的共振裕度δ为0,出现后行波共振;在无开孔薄壁钻头出现后行波共振固有模态变形大的区域开8组圆孔(每组3个)和8个S形孔,薄壁钻头的共振裕度δ为5.18%,避开行波共振效果良好;开孔且夹层的薄壁钻头的共振裕度δ为6.11%,避开行波共振效果最好。为提高孔的加工精度,在薄壁钻头周围安装定位轮,分析定位轮数对行波振动的影响,发现安装6个和12个定位轮的薄壁钻头的共振裕度δ分别为4.59%和4.79%,避开行波共振效果好。比较2~12个定位轮薄壁钻头的共振裕度δ,而且考虑安装方便,最后确定最佳安装定位轮数为6个。

中小直径钻芯法在水利薄壁构件强度检测中的应用

水利薄壁构件强度检测方法多样化,钻芯取样属于常用的方法。文章结合水利工程实例,重点研究中小直径钻芯法在强度检测中的应用要点,提出钻芯方案,进行试验设计和试件加工,分析试件的破坏形态,根据实测抗压强度评价薄壁构件的强度是否达标。经研究,在评价薄壁预制构件的抗压强度时,高径比为0.71的D70H50芯样试件检测结果具有可靠性,能够较为准确地反映薄壁构件的强度,并减轻钻芯引起的薄壁构件损伤,研究内容可供同仁参考,有效做好薄壁构件强度检测工作。

通缆钻杆薄壁螺纹胀扣失效分析及改进

通缆钻杆是定向钻进过程中的关键钻具,其力学性能的优劣直接影响定向钻孔的成孔能力。通过分析通缆钻杆的胀扣失效原因,指出了影响胀扣失效的关键因素,以此为依据优化加工方案及关键尺寸的精度控制。通过扭力试验表明,改进后的钻杆承载能力得到了大幅提升,φ73 mm通缆钻杆抗扭强度大于12 kN·m,完全能够满足6000型钻机定向钻孔的需要。

钻芯法检测薄壁预制构件混凝土抗压强度的试验研究

为解决薄壁预制构件混凝土强度检测的技术难题,考虑到薄壁构件厚度一般不大于70mm,设计制作DH50(直径50mm、高度50mm)、D70H50(直径70mm、高度50mm)和DH100(直径100mm、高度100mm)三种芯样试件,开展钻芯法检测混凝土抗压强度的试验研究。结果表明:DH50芯样试件和DH100标准芯样试件均呈两端锥角为50°左右正倒相接的圆锥体破坏形态,而D70H50芯样试件两端锥角接近80°;小尺寸芯样试件和DH100标准芯样试件的抗压强度值均服从正态分布;D70H50芯样试件较DH50芯样试件、DH100标准芯样试件的抗压强度高,且其抗压强度离散性最小;基于最小二乘法建立的小尺寸芯样试件与DH100标准芯样试件的抗压强度换算关系具有较好的线性相关性。通过模拟抽样方法,研究确定了DH50、D70H50芯样试件的最小合理取样数量;综合考虑拟合效果和取样经济性,建议钻取高径比小于1的D70H50芯样试件检测薄壁预制构件的混凝土抗压强度。

环状金刚石薄壁钻齿自动冷压工艺研究

一种环状金刚石薄壁钻齿(以下简称环钻)某批次在使用过程中,出现钻齿工作层从焊接层处掉落的问题,最终分析原因是出在生产工艺上。该环钻一直采用在烧结模具中直接装料后再烧结的工艺生产。该工艺中因为需要喷脱模剂,导致装料过程粉料内部混入脱模剂;还有人工装料有不均匀的情况,存在影响产品质量的问题,以及人工装料效率较低的问题。为了解决以上问题,文章通过设计一种环钻自动冷压模具,将粉料先自动冷压成型,再进行烧结的工艺,避免了烧结模具上的脱模剂混入粉料中,减少了一种影响产品质量的因素,同时也提高了效率。实验结果表明,相较在烧结模具中直接装料后再烧结的工艺,环齿自动冷压成型再烧结的工艺在保证质量的前提下可以有效提高生产效率。

小型薄壁件钻模装备的设计与开发

小型薄壁件的钻孔加工是零件加工的一个中的难题,研究小型薄壁件的钻孔加工具有重要的价值和意义。基于钻模装备实施小型薄壁件的钻孔加工,可以提高小型薄壁件钻孔加工效率、保障加工精度和提升生产效益。通过精准性与一致性、模块化与多样性、可持续性和经济性的设计原则,结合结构构成与精准加工,解决了装夹困难问题,保障了零件加工精度,提高了钻孔工作效率。通过分析零件工艺分析拓展、定位基准选择、工装方案设计、钻模套设计和零件加工过程实施装备制作,进一步完善简化其结构,为钻模装备的应用提供支撑。

冷弯薄壁型钢四肢拼合梁柱节点抗弯性能研究

基于梁、柱截面拼合形式提出一种新型梁柱连接节点,以实现其拼合截面梁柱的快速装配。为研究其抗弯性能,对4组节点试件进行单调加载试验。通过试验得到节点的破坏模式、弯矩-转角关系,分析柱板厚、节点域螺钉数量、连接件端板厚度对节点抗弯性能的影响,为之后建立有效的冷弯薄壁型钢节点性能分析模型库提供数据,并对节点承载力进行理论计算。研究结果表明:该类节点的破坏模式主要有螺钉拔出或剪断、端板抗弯失效。柱板厚度增加1倍后,节点初始刚度增加26%,极限弯矩提高39.3%;节点域螺钉数量由3排(6个)增加到4排(8个)后节点初始刚度仅增加9.9%,极限弯矩仅提高6.4%;连接件端板厚度由4 mm增加到8 mm时,节点初始刚度提高45.5%,极限承载力没有明显变化。说明柱板厚和连接件端板厚度对节点初始刚度的影响较大,柱板厚对节点极限承载力也有一定的影响,而螺钉数量对节点的初始刚度和极限承载力影响不大。柱板厚度同时翻倍后,增加节点域螺钉数量可以提高节点的初始刚度和极限承载力。4组节点的弯矩转角曲线呈现明显的非线性特征,基于欧洲钢结构Eurocode3规范确定该类节点为半刚性节点。通过对节点进行受力分析计算节点极限弯矩,将计算值与试验值进行对比发现,理论计算值与试验值较为吻合。试验研究的连接件也可用于箱型冷弯轻钢梁柱连接节点,有利于快速装配。

钻削TC4钛合金薄壁件时钻削力的仿真研究

为提高钛合金TC4的可钻削性、减小对刀具的磨损,利用有限元分析软件ABAQUS对TC4钛合金薄壁件钻削加工过程进行动态仿真,获得钻削加工过程中钻削力的变化特征以及钻削参数对钻削力的影响规律,并分析应力的分布规律。仿真结果表明:在钻削厚度小于钻尖高度的薄壁件时,在钻头主切削刃与副切削刃的交点切入工件时钻削轴向力和扭矩达到最大;钻削轴向力和扭矩随着主轴转速和进给量的增大而增大,且转速和进给量越大,这种变化越明显;钻削时的最大应力分布在横刃和主切削刃与工件的接触部位。

航空薄壁件制孔毛刺生长控制工艺研究

针对典型的航空铝合金薄壁件,分析其制孔毛刺生长机理,指出钻削轴向力是影响毛刺生成的关键因素,进而对制孔加工区域进行细分,提出了一种通过控制进给量的分层进给制孔工艺,以优化控制毛刺形态及尺寸。设计的制孔工艺试验结果表明:与传统制孔工艺相比,分层进给制孔工艺能有效抑制毛刺形成,控制毛刺生长,显著提高制孔质量。

国内金刚石工程薄壁钻台架对比钻进实验研究

使用寿命长短以及钻切效率高低是衡量金刚石工程薄壁钻的使用性能优劣的重要指标。采用新工艺制备的金刚石工程薄壁钻与传统热压工艺生产的国内某著名厂家产品进行了钢筋混凝土台架钻切对比实验,结果表明,新工艺制备的1#钻头的钻孔数为94孔,其耐磨性比目前国内使用寿命最长的产品高51.6%,且钻速基本上与之相当,属于高耐磨型产品;3#钻头的平均钻进时间为12.3min/孔,钻速为19.5mm/min,与国内钻速最高的产品相当,但其使用寿命相比却提高52%,属于高效钻切型产品;2#钻头的钻孔数为72孔,平均钻速为17.7mm/min,其耐磨性和钻进速度分别比国内最先进产品提高了29%-32%和26%-33%,实验证实了该工艺方法制备的金刚石工程薄壁钻头具有高效、长寿命的特点,克服了传统热压烧结技术产品耐磨性与钻速不可兼得的矛盾。

冷弯薄壁型钢自攻螺钉连接抗剪性能试验研究

介绍单颗自攻螺钉连接件和多颗自攻螺钉连接件的试件制作、加载装置及它们抗剪承载力的试验全过程。根据试验过程和破坏现象,总结不同试件的荷载变形曲线、抗剪承载力试验值及破坏模式。依据各国规范及相关文献,结合试验数据,验证中国规范GB 50018—2002及美国AISI规范对于计算单颗螺钉抗剪承载力的可行性及可靠性。通过探讨不同母材厚度、不同螺钉数目、不同螺钉排列方式及不同螺钉间距对自攻螺钉连接抗剪承载力的影响,总结得到自攻螺钉连接抗剪试验破坏的几个阶段、主要破坏模式和影响因素:(1)螺钉数目及间距是影响自攻螺钉连接抗剪性能的最主要因素;(2)螺钉排列方式对连接的抗剪性能影响较小;(3)在某些破坏模式下,母材厚度也是影响连接件抗剪性能的主要因素之一。通过对试验数据统计分析,发现自攻螺钉群的抗剪承载力具有"群体折减效应",并给出能反映"群体折减效应"的螺钉群效率系数的分布范围,发现螺钉间距及数目也是影响效率系数的主要因素。

钎焊多层金刚石薄壁钻的性能研究

采用钎焊法制备多层金刚石薄壁钻,并对空白胎体及孕镶胎体的密度、抗弯强度等机械性能和钻头的使用性能在相同的工艺条件下与烧结钻头进行对比。结果表明:钎焊空白胎体和孕镶胎体的密度高,抗弯强度较大。钎焊钻头金刚石的出刃高度比烧结钻头提高了12.5%。钎焊钻头比烧结钻头的使用寿命提高了17.75%,但效率降低了4.63%。

冷弯薄壁型钢自攻螺钉连接抗剪性能试验研究及数值分析Ⅱ:数值分析

在试验研究的基础上,利用ANSYS有限元程序,选取合适的单元,通过建立面面接触及模拟实际试验的边界条件,对冷弯薄壁型钢自攻螺钉连接试件进行数值模拟分析,并在自攻螺钉连接破坏模式、荷载变形曲线和抗剪承载力方面与试验结果进行对比分析,验证数值模拟分析方法的可靠性。然后在试验数值模拟分析的基础上,在自攻螺钉直径、连接板件厚度、螺钉排列方式、螺钉个数及螺钉间距等方面,对冷弯薄壁型钢自攻连接件抗剪承载力进行分析,得出单钉连接件的抗剪承载力随螺钉直径的增加而提高;当单钉连接件以螺钉倾斜、连接板件翘起破坏时,其抗剪承载力随连接板件厚度的增加而提高;螺钉数目和螺钉间距是影响螺钉连接抗剪性能的最主要因素。依据参数分析的主要结果,对螺钉连接抗剪承载力的设计方法进行探讨,提出相应的计算方法及构造建议。

钻削GH4169高温合金薄壁件钻削力仿真研究

GH4169高温合金的薄壁钻孔与厚壁钻孔相比有特殊性,运用ABAQUS软件进行钻削GH4169高温合金薄壁件的仿真,研究钻削加工过程中钻削参数和工件厚度对钻削力的影响规律及变化特征,分析应力的分布规律。结果表明:钻削初期,横刃的挤压和主切削刃切削长度的增加使钻削力和扭矩增大;稳定钻削阶段,横刃切出后,主切削刃切削长度不变切削直径增加,钻削力和扭矩稳定增加;钻削后期,副切削刃参与切削,主切削刃切削长度减小,轴向钻削力和扭矩减小,但副刃与孔壁的挤压摩擦,曲线波动较大;钻削速度、进给量及工件厚度的增加都会导致轴向钻削力和扭矩的增加;钻削时的最大应力分布在横刃和主切削刃与工件的接触部位。

自攻螺钉连接冷弯薄壁C型钢梁柱节点试验及分析

为了正确地计算轻型冷弯薄壁C型钢龙骨结构体系的实际受力状态,应在其框架的分析和设计中考虑真实连接的非线性影响。本文通过自攻螺钉连接的冷弯薄壁C型钢梁柱节点试验,对连接节点的刚度即连接的M-θ曲线的进行了测试。文中详细介绍了试验过程、实验现象以及对试验数据的处理。最后,在采用非线性回归分析的基础上,拟合出一个M-θ关系的数学模型,供以后的分析和设计参考。

钎焊金刚石薄壁小孔钻研制

以Ni-Cr合金为钎料,分别用真空加热和高频感应加热两种方式进行了金刚石磨粒与0Cr18Ni9不锈钢基体的钎焊,制作了基体外径为3 mm的薄壁小孔钻头。进行了半钢化玻璃钻削试验,用扫描电子显微镜观察钻削试验前后钻头的微观形貌。结果表明:两种钎焊工艺皆实现了金刚石磨粒的高强度连接;加热源不同及金刚石磨料出露高度差异性是影响钻头磨损方式的主要因素;为确保钻头的寿命和高效,磨粒出露高度应控制在其自身高度的50%-60%之间。

钎焊法制造多层均布金刚石薄壁钻及其性能研究

采用钎焊法制造多层均布金刚石薄壁钻,观察了金刚石的出刃高度以及胎体与金刚石的微观形貌,并对多层均布钻头进行钻进实验。结果表明:钎焊金刚石的出刃高度可达70%。在钎焊过程中,Ni-Cr合金钎料中的活性元素Cr向金刚石表面富集,Ni-Cr合金钎料中的Ni、Cr原子和胎体中的Co原子相互扩散使得胎体与金刚石结合牢固。钎焊多层均布钻头在工作中能够实现金刚石的自锐,具备连续加工能力。

薄壁金刚石钻头的研制

通过对在钢筋混疑土、花岗岩等建筑物上钻孔特点的分析，本文设计了一种新型的取芯式薄壁金钢石钻头。与目前使用的人工凿孔与电锤汀孔方法相比，采用这种薄壁金钢石钻头，不仅能顺利切割钢筋混凝土、花岗岩等所有建筑材料，而且钻孔尺寸精确、表面光洁度高，对墙体不产生冲击危害；钻进施工时无粉尘与噪音，对环境不产业污染；对钻机功率与加压能力要求不高，便于钻机小型化。

冷弯薄壁型钢梁柱连接节点有限元分析

在冷弯薄壁型钢梁柱节点连接上,随着4 mm以下冷弯薄壁型钢结构在国内外的快速发展,自攻螺钉以其施工方便快捷的优势已成为这类结构的最主要连接方式,其连接性能的研究日益受到重视.利用有限元分析软件对自攻螺钉与普通螺栓应用于冷弯薄壁型钢梁柱节点的连接性能进行分析,并得出结论.