矿业类卓越工程师专业工程训练教学改革探索

为加强矿业类卓越工程师专业工程实践能力培养,以河南理工大学采矿、安全、矿加等矿业类卓越工程师专业为对象,从训练模式、训练内容、教学方法与手段、师资队伍、仪器设备研发、课程考核等方面,探索矿业类卓越工程师专业的工程训练教学改革。通过对矿业类卓越工程师专业的工程训练教学改革,学生的工程实践能力、创新能力和综合素质得到了有效提升,同时也为其他卓越工程师专业工程训练教学改革提供参考。

某后桥壳树脂砂型铸造工艺研究

后桥壳是汽车中一个重要零件,工业生产中以树脂砂型铸造为主。由于该铸钢件比较复杂,热节较多,必须采用底注式浇注系统,并自下而上的逐层凝固。经过工艺进一步改进后,成功地试生产出该类零件,确定了合理实用的铸造工艺。

固溶处理对石膏型铸造Al-Cu-Ti合金组织和性能影响

通过显微组织观察和性能测试,研究了固溶处理对石膏型铸造Al-Cu-Ti合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,由于石膏型铸态晶粒粗大,改变固溶温度不仅影响沉淀相结构和分布,而且也使固溶体中的空位浓度和合金元素浓度发生变化,从而直接影响时效过程中固溶体的脱溶次序。固溶温度过高或过低,在固溶处理的加热或冷却过程中,均能明显激活枝晶边缘的形核位置,使得时效过程中沉淀相平均尺寸相对增大。固溶温度为530℃时力学性能和显微组织最好,这主要归因于固溶体按GP区过渡相(θ″和θ′)方式脱溶,而θ相粗化明显使强度下降。

基于机器人竞赛的大学生创新素质教育

以机器人竞赛作为项目平台进行项目驱动教学,对大学生创新素质教育具有重要的现实意义。首先对国内外大学生参与的机器人竞赛进行总结回顾;然后探讨基于机器人竞赛的大学生创新素质教育,包括项目驱动教学方法、教学体系建设、我校实践情况;最后给出结论包括参与机器人竞赛的有益之处及注意事项。

金工教学实验系统的研制与应用

金工教学实验系统集车、铣、钻、磨、钳、测等功能为一体，具有微型化、集成化、通用化、实用化等独特优点，能在有限的空间内快速低成本地构建具有规模效应的金工教学实验室及加工生产基地。高等院校、高职高专及职业技校等均可按照教育部颁发的“金工实习教学基本要求”，利用CMM—I金工教学实验系统开展金工教学及实验活动。各类实验室也可使用CMM—I，加工生产高精度小型金属或非金属零部件。本文介绍了金工教学实验系统的设计、构想、组成、功能及特点，并与目前的分模块式金工实习设备进行了比较和分析。

多层次开放型先进制造技术训练模式的探索与实践

以国家级实验教学示范中心的平台为基础,借鉴工程训练教学体系的理念及成果,中心构建了从"基础训练-技能强化-综合创新训练"多层次训练模式,激光雕刻与快速成型、逆向工程等先进制造技术训练项目根据需要融入各个层次,与此同时,不同程度地引入产品设计、工程管理等内容,使学生完整体验产品设计、加工制造到产品销售等整个产品周期的相关技术。依托中心的开放训练和管理平台,在多层次训练模式的基础上引入了开放型训练模式,并使两者成为一个有机的整体。多层次开放型训练模式经过近几年的研究与实践,运行良好,显著提高了中心先进制造技术训练的质量。

基于Imachining的智能高效数铣加工研究

针对常规条件下传统数控铣削加工效率低的弊端,利用Solidcam的Imachining加工策略优化数铣编程及加工。通过以上2种加工方式对某零件进行试切并进行对比,结果证明,Imachining加工相对传统加工方式不仅提高了编程效率,而且节省了70%以上的加工时间,显著地提升了数铣加工效率。

铝硅镁钎料真空钎焊SiC_p/Al-MMCs与可伐合金的工艺与性能研究

研究了增强相体积分数为55%的Si Cp/Al-MMCs与可伐合金的真空钎焊,分析了钎焊温度和复合材料表面镀层对接头性能的影响规律。结果表明,Al-12.0Si-1.5Mg-4.0Ti钎料在真空条件下能很好地润湿55%Si Cp/Al-MMCs和可伐合金,合适的钎焊工艺参数为:复合材料表面镀铜、真空度6.5×10-3Pa、钎焊温度590℃、保温时间30 min,接头最大剪切强度可达64.9 MPa。当钎焊温度从570℃增加到590℃时,接头的剪切强度和显微硬度都逐渐增加。复合材料表面镀铜会显著增加钎缝以及界面区域的显微硬度。复合材料表面镀层会对接头剪切强度产生影响,在590℃以下钎焊时,无镀层的复合材料和可伐合金接头的剪切强度较高。而当钎焊温度达到590℃时,表面镀铜的复合材料与可伐合金接头的剪切强度最高。

球铁活塞裙铸造工艺改进及数值模拟

根据铸铁活塞裙结构特点,进行了铸造工艺设计。运用View Cast软件对铸件的凝固过程进行了模拟。结果显示,在活塞裙的肋处存在铸造缺陷。基于数值模拟结果和理论分析,对铸造工艺方案进行了优化。通过使用冷铁最大程度地消除了铸造缺陷,从而获得了合理的铸造工艺。

基于HSR和HSM的复杂曲面类零件高速加工

目前,常见的CAM类软件如UG,Mastercam等在加工领域已有非常广泛的应用。但在高速加工方面,这些软件缺乏针对性的优化,只能对切削刀路做简单的拐角圆滑及减速处理,局部加工仍然存在安全隐患。Solidcam高速加工模块中的HSR和HSM对切削刀路及连刀路径中的所有拐角都进行光顺处理,有效避免加工过程中的刀具停顿,使机床保持连续运动。对某零件利用HSR和HSM进行加工,结果证明,加工过的曲面质量较高,编程效率和安全性也得到了提升。

焊后热处理对Q235钢熔覆层组织和耐磨性的影响

利用药芯焊丝对Q235钢进行堆焊,堆焊后分别采取直接空冷和焊后450℃×3h回火处理,并对回火前后熔合线两侧的热影响区和熔覆层进行了显微组织、显微硬度梯度以及熔覆层的耐磨性能试验。试验结果表明:焊后空冷条件下,靠近熔合线的热影响区存在大量的魏氏组织,熔覆层为粗大的片状马氏体和大量残余奥氏体,且基体与熔覆层显微硬度梯度较大;堆焊后经回火处理,热影响区的魏氏组织基本消失,熔覆层组织转变为回火屈氏体+少量残余奥氏体,硬度较高,耐磨性较好,相比焊后空冷熔覆层的耐磨性提高约24%,同时基体与熔覆层间的最大显微硬度梯度值减小了约70HV。

矿井提升绞车电工实训装置研制

结合河南理工大学"工矿"特色,设计了矿井提升绞车电工实训装置,该实训装置主要由提升绞车模型、PLC控制系统、变频器变频调速系统、触摸屏监测系统4部分组成。利用该实训装置可完成常规电气控制技术的基础实践训练课程和电工技术的综合性实践训练课程,对于创新型人才的培养有重要意义。

PLC电工实训装置控制系统设计

以矿井提升绞车为模型，设计了一个基于PLC的电工实训装置，从功能上讲，主要由提升绞车模型、PLC电气控制系统、变频器变频调速系统、触摸屏监控系统组成。给出了系统方案，设计了PLC控制系统、信号检测电路和变频器控制电路。该实训装置突出“工矿”特色，既包括各种电气控制技术的基础实践训练，又包括多种电工技术的综合性实践训练。

针对复杂环境的模块化栅格地图构建算法

针对煤矿灾害救灾与信息探测机器人的自主导航问题,提出了一种用模块化的局部栅格地图表示复杂三维环境的地图构建算法。该算法使用TOF相机对三维环境信息进行获取,形成三维点云坐标矩阵。通过对坐标阵中每个点进行计算,判断坐标点在局部栅格地图中的位置,创建新的局部栅格地图,并对栅格单元占据概率进行实时更新,创建完整的全局环境栅格地图。根据栅格单元中坐标点的密度,对障碍物进行类型划分,确定通行区域与不可通行区域,简化路径规划的算法。实验结果和数据分析证明了本文地图构建方法的有效性和实用性。

铝合金外壳压铸充型凝固过程模拟

以某铝合金外壳为研究对象,采用ViewCast对铸件压铸过程进行了模拟,预测铝合金外壳压铸缺陷位置,对工艺进行优化。模拟结果显示,压射速度为0.5 m/s时,铸件能够完全充型,且缩松缺陷相对较低;进一步增加压射速度,气体的卷入量增加,不利于减少铸件孔隙数量。

TiAl合金常规条件下凝固组织模拟

对Ti Al合金常规凝固条件下微观组织形成过程进行了模拟研究,建立了相应的宏观传热、等轴枝晶形核生长二维数学模型,采用一种改进的CA方法与有限差分法耦合进行凝固过程数值计算。结果表明,初生β相形态与实验结果符合较好。在散热小的中心区域,一次枝晶容易长成纺锤形。

ADC12压铸件压射速度的模拟

以ADC12铝合金连接件为研究对象,模拟了压射速度对铸件缺陷的影响。结果显示:当压射速度增加到77.8 L/min时,铸件能够完全充型,且缺陷能减少;进一步增加压射速度,虽然缩松体积分数减小,但可能使气体的卷入量增加,不利于减少铸件的孔隙数量。

多层熔敷堆焊各区域组织及性能研究

利用Fe基药芯焊丝对失效的5CrNiMo模具进行多层堆焊修复,之后对堆焊试样进行空冷处理。利用显微观察及硬度分析方法研究了各层堆焊合金的显微组织形貌及显微硬度分布。结果表明:焊后空冷处理条件下各层显微组织形貌及硬度分布差异较大,堆焊合金由第一层到第三层细小的板条回火马氏体逐渐减少,粗大的板条回火马氏体逐渐增多,最外表层堆焊合金组织主要为粗大的片状马氏体,同时堆焊合金的显微硬度由第一层到外表层逐渐升高,出现梯度分布,最外层堆焊合金显微硬度平均值达到了540 HV。堆焊时后层堆焊对前层进行了高温回火是各层显微组织及硬度分布出现差异的主要原因。

动滑轮行程倍增机构在架柱式乳化液钻机上的应用

研究了动滑轮行程倍增机构原理;根据架柱式乳化液钻机钻孔施工工况,提出了设置2套动滑轮行程倍增机构联合作业,实现钻杆的推进和起拔功能。结果表明,在钻机横梁上双动滑轮行程倍增机构实现了钻杆推进行程的倍增,达到了架柱式乳化液钻机体积小和重量轻钻孔工况要求,工程应用效果显著。

火焰重熔高硬度镍基自熔性合金组织及性能研究

研究了火焰重熔火焰加热温度对镍基自熔性合金涂层显微组织的影响,测定并分析了基材至涂层的显微硬度分布。研究结果表明,氧-乙炔焰中性焰下火焰重熔涂层与基体形成了良好的冶金结合,且平均硬度达到830 HV,与基材相比提高了1.5倍。