TC4钛合金高效磨削加工用环形热管砂轮的研制

针对航空航天高强韧性难加工材料TC4钛合金在磨削加工中存在磨削温度高而导致工件表面烧伤的问题,提出利用热管换热技术冷却磨削弧区的新方法.分析了环形热管砂轮在加工中对磨削弧区的强化换热原理,并设计制作出能够用于磨削加工的环形热管砂轮,同时实现了对砂轮基体内环形管腔的密封、抽真空、精确注液与机械式真空封口.最后,在相同磨削工艺条件下,使用环形热管砂轮和无热管砂轮进行TC4钛合金缓进给深切磨削对比试验,验证了环形热管砂轮对磨削弧区温度的控制效果.试验结果表明:设计制作的环形热管砂轮在TC4钛合金高效磨削过程中可以有效降低磨削温度,避免工件表面出现烧伤.     

声学引导风洞高效低噪声风扇设计

运用任意涡风扇设计方法,进行声学引导风洞高效低噪声风扇设计。在设计过程中,通过调整叶片径向旋转系数分布优化叶片出口速度分布,通过合理匹配转子、定子数目及定子后掠角度来改善动静叶的干涉噪声。气动及声学性能试验表明,高效低噪声风扇设计点气动效率达到83.9%,相比引导风洞原风扇效率的73%有了明显的提高;高效低噪声风扇入口及出口噪声分别比原风扇入口及出口噪声低3dB（A）和2dB（A）。试验结果成功验证了任意涡设计方法在风扇气动及声学性能上的优越性。     

钛合金材料的切削加工及专用刀具开发

本文主要针对多种典型钛合金的车削、铣削和钛合金剥皮与平头等3种加工方式从高速切削加工中切削刀具、材料切削性能评价、切削加工机理、建模仿真及工艺优化等方面进行阐述。     

CFRP超声振动套磨钻孔高效排屑机理和实验

针对碳纤维增强复合材料（CFRP）在普通套磨钻孔（CCD）过程中,切屑粉尘粘刀和料芯堵刀导致的排屑效果较差而影响套磨加工效率和加工质量的问题,采用超声振动套磨钻孔（UVCD）新技术进行了CFRP高效套磨钻孔的基础理论和实验研究。从理论上分析了CFRP超声振动套磨钻孔原理和高效排屑机理,同时结合所设计的超声振动气钻和车床平台实验验证了CFRP超声振动套磨钻孔的高效排屑钻孔效果。结果表明:相比于CFRP普通套磨钻孔,超声振动套磨钻孔极大提高了切屑粉尘和料芯的排屑效果,有效防止了切屑粉尘粘刀和料芯堵刀现象,明显降低了12%~20%的钻削力、16%~24%的切削温度和33%~39%的孔表面粗糙度,明显改善了CFRP孔加工质量并且延长了套磨刀具使用寿命。      

直线电机驱动的凸轮车削伺服刀架系统研究

在车削加工凸轮零件的过程中，刀具要做快速往复运动，其驱动单元应具有较高的速度、加速度与位置精度。本文深入研究了伺服刀架系统的构成；选择了刀架直线驱动元件；建立了直流直线电机的数学模型和控制系统。所建立的伺服刀架系统以直线电机作为刀具的伺服驱动元件，采用上、下位机的控制结构体系与DSP实时伺服控制器，并采用先进的专家PID控制策略，从而满足了凸轮车削对速度、加速度、位置精度与行程的要求。     

GH4169车削过程的热力耦合作用及残余应力场研究

镍基高温合金GH4169是一种拥有优良的机械性能及抗腐蚀能力的耐热合金,被广泛应用于航空航天工程等领域,其切削过程因热力耦合作用产生的残余应力对零件的疲劳性能有重要影响.本文采用GH4169车削试验及Deform-3D仿真模拟相结合的方法,通过试验的切削力和仿真的温度-应变场对残余应力场的形成机理进行研究.结果表明:刀具磨损对主切削分力和车削温度的影响非常显著,在刀片磨钝过程中,主切削分力由538N增大到756N,剪切区温度由552℃增高到654℃,工件表面的应变由3.3升高到3.5;刀具磨损导致切削力和的温度-应变的增大,致使表面圆周和进给方向的残余拉应力峰值由517MPa、242MPa增大到860MPa、442MPa;表层残余压应力峰值-696MPa、-356MPa增大到-756MPa、-456MPa;残余应力层深度由72μm增大到85μm.     

单晶硅超精密车削加工脆塑转变机理及临界切削厚度的研究

通过分析单晶硅的纳米印压试验结果以及显微压痕透射电镜观察结果,并结合尺度效应理论,提出了一种新的单晶硅超精密切削脆塑转变机理,建立了宏微结合的单晶硅超精密切削模型。首次基于理论分析的方法给出了较为精确的单晶硅脆塑转变的临界切削厚度,并通过试验对研究结果给予验证。     

基于功率谱密度的车削质量控制

重点探讨一种基于功率谱密度的车削质量控制方法,与目前较为成功的基于粗糙度的车削质量控制方法相比,它能充分利用实际轮廓的全部实测数据并将车削过程各要素对功率谱密度的影响明显地区分开。初步研究表明,该方法是一个很有前途的车削质量控制方法。     

非连续增强金属基复合材料的车削加工

本文阐明了研究非连续增强金属基复合材料车削加工的必要性和重要性,综述了非连续增强金属基复合材料车削加工的研究现状,指出了在研究非连续增强金属基复合材料车削加工过程中需要解决的几个问题和这一研究的发展前景。     

高效空气过滤器性能实验研究

现代工业的发展,对实验、研究和生产的环境提出的要求越来越高,实现这一要求的主要途径是在洁净空调系统中广泛使用空气过滤器。其中高效（HEPA）和超高效（ULPA）过滤器是尘粒进入洁净室的最后一道防护,它的性能优劣直接关系到洁净室等级,进而影响工艺过程和产品质量。因此对过滤器进行实验研究是很有意义的。在不同的风速下,通过测定玻璃纤维过滤器和PTFE过滤器对0.3μm、0.5μm、1.0μmP.A.O粒子的过滤效率,比较两种过滤器的阻力性能、过滤性能。结果表明,风速是影响高效空气过滤器过滤效果的很重要的因素,风速越高过滤效率越低,对PTFE过滤器而言这种影响更明显。