高强度钢内螺纹冷挤压成形与强化试验研究

内螺纹冷挤压成形是提高内螺纹疲劳强度的有效方法.作者研制出挤压扭矩和温度的测量系统,并从理论上证明了挤压变形区金属在挤压过程中受到三向压应力的作用,这可以大大增加金属的塑性,改善内螺纹的成形条件.高强度钢内螺纹成形与强化的关键在于挤压丝锥结构的优化设计以及工件底孔尺寸、挤压速度和冷却润滑液的合理选择.疲劳对比试验结果表明:在两个不同应力水平下,用挤压丝锥挤压强化的300M高强度钢螺纹,其寿命是切削螺纹的4～30倍.     

梯形螺纹振动辅助冷挤压工艺参数影响分析

为深入研究梯形螺纹振动辅助冷挤压机床的加工过程,延长挤压丝锥寿命以及提高梯形内螺纹质量,本文建立了一套基于虚拟仪器的专用在线监测系统。研究了不同挤压工艺参数下加工过程中的振动、声发射、扭矩以及温度信号,并通过对信号的分析处理,揭示了不同工艺参数与加工过程信号之间的内在联系。研究结果表明,随着主轴转速和润滑油黏度系数的提高,振动、声发射信号的均方根值不断提高,振动、声发射信号频率由低频向高频移动,扭矩和温度也不断提高。激振频率的最优值在18 Hz左右。     

工件底孔直径对Q460高强度钢冷挤压内螺纹的影响

试验研究了工件底孔直径对Q 460高强度钢冷挤压内螺纹的影响,包括分析工件不同底孔直径下内螺纹牙形、表面残余应力、硬度及端面表面形貌的变化。结果表明,冷挤压加工后内螺纹端面堆积体呈两边高、中间低的凹陷形,随着工件底孔直径的减小,端面堆积的高度不断增加,堆积程度也就变得愈加严重,螺纹牙顶、牙侧与牙根处表层硬度与表面残余压应力均升高。工件底孔直径的选择,在正确保证螺纹质量和丝锥寿命的前提下应尽可能取最大值,但是,一般情况下没有必要过分要求最高的牙高率,否则将给内螺纹挤压成形带来许多困难。Q 460高强度钢冷挤压内螺纹的工件底孔直径最佳取值范围为21.20～21.30 mm,牙高率超过80%,完全符合螺纹质量要求。     

Invar36合金端面铣削力研究

为了研究Invar36端铣过程中切削参数对切削力的影响规律,进行了切削力的单因素实验。对比分析了Invar36与0Cr18Ni9的切削力,研究了切削过程中切削力信号的产生及特征,并对加工过程中的动态切削力进行了频谱分析。分析了切削速度、每齿进给量和轴向切深对切削力的影响规律,建立了切削参数与切削力之间的数学模型。结果表明:刀具坐标系内的径向分力Fr表征了工件对刀具后刀面的挤压作用,单个切削周期内的切向铣削力Ft的峰值超前径向铣削力Fr的峰值。回归模型中的相关系数表明,切削参数对切削力影响的显著性依次为轴向切深、每齿进给量、切削速度。随着轴向切削力的增大,试件表层的Invar36晶粒扭曲程度更加明显,晶粒扭曲深度也随之加深。     

铝合金冷挤压工艺的优化

本文介绍了6A02、6063铝合金冷挤压试验过程。通过专门装置测试铝合金冷挤压中不同凹模表面粗糙度、挤压速度、润滑剂、坯料状态的下的挤压力,利用正交试验L9(34)得出最优工艺参数。结果表明冷挤压过程中模具表面并非越光越有利于成形,坯料也要针对不同的挤压材料应选用不同的热处理方法。本实验为铝合金冷挤压提供了可行的实验方法和生产依据。     

明渠水流湍流结构的试验研究

本文采用二维激光流速仪(2D-LDA)在玻璃水槽中实测了光滑和加糙壁面上清水的湍流结构和时均结构。通过试验观测并结合其它学者的资料,研究了水流时均流速分布。发现加糙壁面的流速分布在半对数坐标中为一连续曲线,通过调整理论床面将坐标起点下移后可转变为直线,与对数分布吻合。文中对雷诺切力分布进行了分析并给出了最大雷诺切力及其出现位置的计算公式。实测切力分布与理论公式计算值基本一致,实测表明:边壁加糙对雷诺切力分布影响不大,光滑边壁与加糙边壁切力分布基本相同。文中还讨论了壁面加糙对纵向和垂向脉动强度分布的影响,认为主流区纵、垂向脉动强度均可近似地视为线性分布。     

城市地铁盾构施工地表沉降计算方法研究

城市地铁盾构法施工引起的地表变形计算是盾构施工中必须重视的问题。以地铁某区间盾构隧道施工为研究对象,综合考虑盾构施工阶段各影响因素,建立了盾构推进力学模型。基于弹性力学的Mindlin解,推导了考虑刀盘摩擦力及同步注浆压力影响的地表沉降计算公式,并结合现场实测数据及数值模拟结果进行对比分析。分析表明:本研究推导的地表沉降计算公式计算出的地表沉降预测值与实测沉降曲线吻合较好,且可得到更为精确的计算结果。该研究成果可为工程实践及理论研究提供参考。     

硬质合金丝锥在铸铁高速攻丝中的切削力分析

发动机汽缸生产线上需求大量的高速加工用硬质合金丝锥.攻丝过程中,由于切削力的大小直接影响了加工精度及丝锥寿命,丝锥的参数优化也与切削力变化紧密相关,因此切削力分析在新型硬质合金丝锥的研制过程中显得尤为重要.通过立式加工中心和Kistler测力系统,对一批新型丝锥进行了切削性能评价,比较了不同的硬质合金丝锥加工灰铸铁和球墨铸铁过程中的切削力在旋入和旋出两个阶段的变化情况.指出了在铸铁攻丝中切削力的变化几乎不受丝锥磨损的影响,而与刀具夹持方式紧密相关.此外,攻丝力还与螺旋角、丝锥槽数以及试件材料的塑性均有不同程度的联系.     

航空发动机圆弧型榫头型面优化设计

通过有限元计算,对比分析了圆弧型与平面型榫齿面接触应力分布规律以及对加工和装配误差的敏感性.研究结果表明:圆弧型榫齿面能够明显改善接触表面挤压应力的分布,大大降低挤压应力的峰值,从而有效提高抗微动疲劳能力.此外圆弧型榫齿型面的榫头对加工偏差、安装状态变化不敏感,具有鲁棒性特征.在上述研究结果的基础上,对圆弧型榫头型面如何进行优化设计进行了深入研究,提出了采用二维建模进行优化,在三维模型上进行验证的优化设计方法,降低了计算工作量,达到了工程化的目的,并设计出了某型发动机圆弧型榫头型面.研究结果表明该方法合理有效.     

纤维金属层板层间应力理论模型及实验验证

探究并建立纤维金属层板中的金属与复合材料的热膨胀系数不匹配而导致的制件界面处产生的较大的层间应力的数学模型。首先通过控制简单非对称纤维金属层板三维各向尺度的变化,得到各向尺度变化对纤维金属层板层间应力的变化影响规律,并根据所得规律简化了纤维金属层板的力学结构模型。基于弹性力学和理论力学对设置的力学模型进行分析,得出了单向非对称铺层纤维金属层板层间应力的数学模型。然后通过分析非对称铺层与对称铺层制件之间的联系,将非对称铺层的纤维金属层板层间应力表达式推广到了标准对称铺层。光纤光栅传感器实测出的应力值与理论模型得出的应力值进行对比,最大误差不超过3.504%。验证了纤维金属层板层间应力理论模型的准确性。