旋印电解加工

航空发动机机匣是航空发动机重要的连接、承载部件,它结构复杂、刚性弱、材料难加工,目前存在加工变形严重、壁厚精度差等制造难题,已成为制约新型航空发动机研制和生产的瓶颈。针对薄壁机匣的制造需求,本文提出了旋印电解加工技术,该技术采用回转体电极作为阴极工具,通过工件与工具的同步对转对阳极工件逐层精确溶解去除,实现薄壁机匣的无变形精密加工成形。研究揭示了旋印电解加工阳极成形规律、难加工材料脉动态溶解机理、电解液流场分布特性等基础科学问题,突破了阴极工具设计、钛合金点蚀抑制、流场优化设计等关键技术,研制出具有自主知识产权的大型旋印电解机床,实现了大型薄壁机匣的高效精密加工,为新型航空发动机的研制和生产提供了重要的技术支撑。     

新型工具电极制造方法

用电火花加工复杂形状模腔的关键之一是工具电极的制造。为了解决一般电极材料价高，复杂型腔难以加工等问题，通过试验研究，推出了一种以石膏和塑料为基本材料，采用非金属电镀工艺制造工具电极的新方法。     

精密微小孔电火花加工实验装置设计及试验

科学技术的发展,日益要求在各种零件材料上加工出精密微小孔。在新开发研究出的各种加工微孔的技术中,电火花打孔是目前研究探索的主要途径,并最具应用前景。本文在分析了微小孔电火花加工的必要条件后,简要介绍了自行设计研制的微型电火花打孔实验装置,和所采用的一种制造工具电极的新工艺——走丝反拷法。经过加工试验,在本装置上已能反拷出φ0.04mm的工具电极和加工出φ0.05mm深径比为8的微孔。根据试验结果,分析了放电参数、机床精度和进给控制系统的灵敏度对加工孔径、加工速度和加工质量的影响。并指出了需进一步改进和探索的问题。     

喷液式高速走丝电火花线切割高效切割研究

研究了高速走丝电火花线切割在浇注式与喷液式冷却条件下不同脉宽、放电峰值电流、脉间及喷液压力、喷距、运丝速度等因素对大能量高效放电切割的影响规律,分析认为大能量高效切割极间放电状况恶化的原因主要是极间工作液在巨大放电热量作用下产生汽化造成的,并验证了喷液式冷却方式是改善大能量条件下高效切割极间冷却状态恶化的有效手段,采用喷液方式突破了切割效率长期徘徊在200 mm2/m in的局面,最高切割效率可以提高20%,并且切割表面质量有很大改善。文中还针对喷液冷却体现出的高效切割工艺规律对今后喷液式高速走丝电火花线切割的设计提出了指导原则。     

四轴WEDM机床运动分析及其在NC仿真中的应用

数控仿真可以检验NC代码的正确性,防止干涉和碰撞的发生,在降低加工成本和提高加工质量中起着重要作用。本文通过对四轴联动WEDM数控机床的运动分析,推导出了在直导线异型面的WEDM加工中,电极丝的最大倾角、上丝嘴和工作台的最大行程均发生在上下轮廓中对应直线段的端点处这一结论。提出了一套行之有效的迭代算法,能通过NC代码直接求取异型面加工中电极丝的最大倾角、工作台和上丝嘴的最大行程。最后将该算法应用于WEDM数控代码的仿真校验中,能有效地防止运动碰撞并保证加工精度。     

一种基于分子印章法的生物芯片压印装置

高密度生物芯片技术是后基因组时代进行疾病高通量初步筛选的主要工具之一。高密度芯片的制备一直是生物芯片研究的基本问题。通常有两种方法:(1)基于光刻的工艺方法;(2)基于分子印章的压印工艺方法。根据提出的分子印章法成功研制了一种基于分子印章法的生物芯片压印装置。本文介绍了研制的高密度生物芯片压印装置。该装置是从研制的大面积扫描探针显微镜的硬件基础上改造而得。研制的精密定位的工作台精度如下:工作台尺寸为300 mm×350 mm×70 mm;分辨率为1μm;最小步进距离为100 nm;定位重复性为±2μm。为了获得相关生物芯片的合成环境,整个装置放置在大容量的手套箱中。文中介绍了相关部件的主要技术指标、控制方法和关键部件的研制,并分析相关误差的产生和消除方法。最后给出相关实验的结果。     

TC4板料电辅助加热数控渐进成形工艺分析及优化

采用有限元分析软件MSC.Marc对TC4板料的电辅助加热渐近成形进行了数值分析,研究了进给速度、层距和电流等因素对工具头受力、板料温度和应变的影响规律.通过成形实验对数值分析进行了验证,并提出了工艺优化方法.实验表明:电流是影响TC4板料成形性能和温度的最主要因素,最佳成形温度为500～600℃.加工后板料的强度极限降低约10%,硬度增高14%左右,为该技术的应用提供了工艺指导.     

大型内螺纹的数控铣削加工

介绍大型精密内螺纹旋风铣削加工的工艺方法和编程,主要针对螺纹直径为非标准、工件材质过硬且孔数较多的大型精密内螺纹的加工。实践表明,该方法加工效率高,且可严格控制螺纹的精度。     

整体叶盘电解加工阴极修正方法与试验

电解加工是航空发动机整体叶盘制造的主要技术之一,阴极修正是该加工技术的重要环节。为了提升阴极修正精度,提出了恒采样点空间法向修正方法。该方法将阴极型面设计、加工误差分析、工具阴极修正统一至阳极采样点空间法向的一维坐标系中,将复杂的三维曲面修正简化为离散的一维修正,消除了加工误差与修正量的错位。以某整体叶盘为例,在自行研制的整体叶盘型面电解加工机床上开展工具阴极修正试验,采用三坐标测量机对修正前后的加工样件进行检测,经过一次修正,叶片电解加工精度由0.25mm提高至0.04mm,试验结果表明该阴极修正方法合理有效,具有较强的可行性。     

单晶硅高速走丝电火花线切割试验研究

研究了基于复合工作液的高速走丝电火花线切割(W EDM-HS)对单晶硅切割的形貌特征及工艺规律。试验表明W EDM-HS对低电阻率单晶硅切割具有效率高、切缝窄、厚度薄且无明显表面微裂纹等特性,在硅表面放电凹坑内由于高温电解作用会形成密集、壁面光滑且高深径比的微孔洞结构。该工艺将在宏观方面为单晶硅大尺寸超薄高效切割,在微观方面为在单晶硅上加工出具有高深径比微孔洞结构提供研究思路。     

Theoretical and Experimental Investigation of Laser Milling Assisted with Jet Electrochemical Machining

In laser milling assisted with jet electrochemical machining （LMAJECM）, the source of energy is a pulsed laser beam aligned coaxially with a jet of electrolyte, which focuses optical energy on the surface of work- piece. The impact of jet of electrolyte develops a state-of-art work to perform operations such as electrolytic etch- ing, effective cooling, and transportation of debris. Therefore, a special jet cell is designed to obtain stable jet as to be a kind of noneontact tool, i. e. , electrode. According to the theoretical model of on-off pulse time process, laser machining and electrolytic anodization are simulated by finite element analysis （FEA） method. Grooves on a 0.5 mm thick 321 stainless steel sheet produced by LMAJECM is performed with pulsed Nd：YAG laser at the second harmonic wavelength. Compared with laser milling under ambient atmosphere conditions, the recast layer and burrs are effectively diminished. And the accuracy of depth is dedicated to laser milling, whilst that of width is dominated by jet electrochemical machining. It is demonstrated that LMAJECM can be a highly potential approach for fabricating 3-D micro components.     

低合金钢管的焊接工艺及缺陷预防

采用氩弧焊打底,焊条电弧焊填充盖面焊接Cr5Mn低合金钢管,钢管壁厚为12mm,焊接位置为水平固定全位置焊接,在焊接之前,调整好焊接工艺参数,焊接完毕以后,对焊缝外观检验和X射线无损检测,发现焊缝的表面出现少量微裂纹,内部有少量气孔。为了保证焊缝的质量,对缺陷产生的原因进行分析并且采取正确的焊接工艺方法避免焊接缺陷。     

带冠整体涡轮盘电火花加工CAD/CAM技术

叙述了作者研发的带冠整体涡轮盘电火花加工专用CAD/CAM系统--BliskCad/Cam.该系统解决了电极设计与制造、加工轨迹搜索、加工仿真与精度检测等技术难题.对某航空发动机的带冠整体涡轮盘进行的实验结果表明,BliskCad/Cam完全能够满足加工精度要求,并缩短加工准备时间50%以上.     

柔性电极电火花强化钛合金表面性能

采用旋转的柔性铜电极与钛合金表面在高频脉冲电源的作用下进行电火花表面强化,使空气中的氧等元素在放电形成的高温高压条件下与钛合金表面发生反应。结果表明:该试验条件下可以使钛合金表面硬度相对基体提高237%～399%;强化层厚度达到21～157μm;通过能谱分析(Energy dispersive spectrometer,EDS)及X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析表明,在钛合金表面生成了钛的氧化物等强化物质和钛与铜、锌等的合金;强化表面不存在明显的传统放电蚀除凹坑,但有明显机械刮磨涂覆痕迹,同时单脉冲放电能量被分散,使得表面粗糙度值的提高量较小且可控;在氢氟酸和硝酸混合溶液中,强化层具有较高的抗腐蚀能力,经过点面磨损测试表明,强化层表面耐磨性能相对于基体表面有显著提高。经强化,能够获得具有良好耐磨性、抗腐蚀性、表面良好的钛合金。     

用于电火花加工的两级式电流型变换器研究

脉冲电源是电火花加工系统中重要的组成部分之一，其性能直接影响电加工的工艺指标。与一般电源比较而言，它是按一定规律周期性地向负载提供所需的电功率，工作过程中存在着很强的扰动性。本文分析了无阻电流型电火花脉冲电源变换器的工作原理，提出了一种新型两级式结构的无阻电流型电火花脉冲电源变换器的电路拓扑和控制方案，给出了脉冲发生电路和输出过压保护电路的设计方法。制作了输出电流为20A的原理样机，通过实验波形分析，验证了电路拓扑和控制方法的正确性，为该类电源变换器的进一步研究打下了良好的基础。     

电磁流体动力驱动流体搅拌混合器特性研究

对小型电磁流体动力搅拌混合器的特性进行了理论分析和实验研究.该小型电磁动力混合器由聚碳酸脂和黄铜采用常规机械加工方法加工而成.研究采用的流体为氯化钠水溶液.为了观察流体的搅拌混合运动,在流体中加入微量微细玻璃珠作为示踪粒子.采用显微观测及图像采集技术记录流体的搅拌混合过程,用数字图像处理技术对流体速度场进行分析.建立了搅拌混合器的理论模型,并对其动力特性进行了数值分析,理论结果与实验结果相吻合.该小型电磁动力混合器已应用于微管道流动的混合控制并可应用于其它微流体控制系统中.     

U78钢轨的质量检测与损伤分析

本文针对U78钢轨（卢森堡产）在实际使用过程中出现的损坏开裂情况，对不同炉号、不同钢轨、不同股役道路位置和不同部分的钢轨分别进行取样试验，通过电子显微分析、硬度检测分析和金相显微技术等一系列实验手段，对所有取样进行了宏观和微观的全面检测和分析，力求对所试验的钢轨质量和损伤做一全面、完整评价。     

气动阀门结构煤油/空气脉冲爆震发动机试验

以煤油为燃料、空气为氧化剂,采用气动阀门结构进气,组合结构障碍物强化燃烧和双半V型障碍物加强激波反射,在内径100 mm,长为1 340 mm的爆震管内进行大量的爆震试验,实现工作频率58.8 Hz协调工作.研究爆震室内主要部件在不同工作阶段的功能,并分析主要部件的工作机理,分析了煤油/空气两相可燃混气形成过程,研究煤油/空气脉冲爆震发动机爆震波特性,获得煤油/空气脉冲爆震发动机协调工作关键技术.研究结果为煤油/空气脉冲爆震发动机原理样机设计提供了理论基础.     

NURBS插补技术在高速加工中的应用研究

在数控加工中，同传统的线性插补相比，采用NURBS插补刀轨加工，具有高速、高精度和高表面质量的独特优点，是伴随着高速加工技术发展起来的支撑高速加工单元技术--CNC控制机和CAM软件包的核心基础技术。本文从讨论研究NURBS插补刀轨的生成方法、CNC中NURBS插补器的关键技术等着手，阐述了NURBS插补的特点和技术要点，指出了五坐标NURBS插补技术和基于连续动态控制进给速度的智能NURBS插补技术是今后研究的方向。     

电火花诱导可控烧蚀放电铣削实验研究

提出了一种电火花诱导可控烧蚀放电铣削加工方法,在中空管状电极中间歇通入氧气,在氧气通入阶段电火花引燃金属,利用金属燃烧产生的化学能进行烧蚀加工,氧气关闭阶段进行常规电火花铣削修整,保证表面加工质量与精度。通过实验研究了极性、脉冲宽度、脉冲间隔、低压电流、氧气压力和供氧间隔等工艺规准对电火花诱导可控烧蚀放电铣削加工材料蚀除率和电极相对损耗率的影响。结果表明:该加工方式适合采用正极性加工;电极相对损耗率保持较低的水平;进行粗加工时,应适当增加氧气通入时间,以增加材料蚀除率;进行精整加工时,则应减少氧气通入时间,增加电火花放电时间,以提高表面质量与精度。