面向螺旋铣削的叶身曲面重构的参数化方法

针对螺旋铣削中普通造型方法得到的叶身型面往往出现扭曲,严重影响螺旋铣削刀位轨迹的问题,提出了一种针对螺旋铣削的叶身曲面重构的参数化方法。该方法首先根据单条叶片截面线的特征,采用累加弦长参数化和等弧长参数化离散的方法,实现单条截面线的参数化,从而得到高质量的截面线。然后在此基础上,从叶身曲面的V向和U向对叶身曲面重新参数化。最后对截面线进行放样,实现叶身曲面的重构。试验结果表明叶身曲面质量较高,能够较好地满足螺旋铣削刀位轨迹的规划要求。     

热处理状态对LD10 铝合金化铣表面质量的影响

为了解决运载火箭结构中口盖零件化铣后表面质量较差的问题,对LD10 铝合金板材的化铣加

工进行了试验研究。采取同批次、相同变形量、不同热处理状态(淬火+人工时效、淬火+过时效)的零件在相同

的化铣工艺参数下进行试验,并对零件的化学成分、金相组织进行了分析。理论研究及试验结果表明:LD10 铝

合金的化铣表面质量与加工前热处理状态有关,退火状态及淬火+人工时效状态的零件化铣后表面质量较好,

在不影响力学性能的前提下,可采用过时效处理提高化铣表面质量。

     

钛合金TC4粗加工刀具优选及切削参数优化

针对市场上一些适用于钛合金粗加工的立铣刀,进行了刀具优选的切削试验,选用单元材料可变加工成本作为刀具优选评价指标,对刀具的切削性能进行了量化评价。优选试验结果表明,价格低廉的焊接式硬质合金立铣刀用于钛合金粗加工的性价比较高,整体式硬质合金刀具用于钛合金粗加工并不经济。使用单因素试验法对优选出的刀具进行切削参数优化试验,得到了焊接式硬质合金立铣刀粗加工钛合金时较适用的切削参数范围。同时以不同的加工效率为约束,以单元材料最小加工成本为优化目标函数,对刀具的切削参数进一步优化,使用遗传算法对优化模型进行求解。优化结果显示,焊接式硬质合金立铣刀的加工效率不宜太大,优化得到了刀具较经济的加工效率和较理想的切削参数。     

单向CFRP螺旋铣削力建模

螺旋铣削加工工艺具有降低轴向力,改善排屑、散热条件等优点,螺旋铣削力是其重要过程指标之一。对单向CFRP螺旋铣削力建模方法展开研究,预测给定加工参数下的螺旋铣削力。首先,通过对螺旋铣削过程进行运动学分析和切屑几何分析,建立了螺旋铣削过程中侧刃、底刃动态切屑层模型,纤维切削方向角度模型和动态切削力计算模型。然后,分别通过侧刃直线槽铣实验和底刃半齿插铣实验,对各个切削方向角度下侧刃、底刃切削力系数进行了标定,并利用人工神经网络对切削力系数进行拟合。最后,将标定所得的切削力系数代入动态切削力计算模型中,建立了单向CFRP螺旋铣削过程动态切削力预测模型,并通过实验验证了模型的准确性。与现有模型相比,该模型不仅能够预测刀具螺旋运动周期内的切削力变化情况,还可以对每个刀具自转周期内的细节进行预测,通过考虑纤维切削方向角度对切削力系数的影响,反映了单向CFRP材料的各向异性,较为准确地预测了螺旋铣削力。     

基于铣抛喷组合工艺的TB6钛合金精铣参数优化

TB6钛合金是航空制造领域承重结构件的重要材料,属于典型难加工材料。开展了TB6钛合金铣抛喷组合工艺试验,研究了不同铣削参数对表面完整性的影响及精铣与喷丸工序间的耦合关系。结果表明,试件表面粗糙度主要受铣削每齿进给量fz影响。fz0.2mm/z时,组合工艺加工后,试件表面粗糙度值Ra较低;fz0.2mm/z时,随精铣fz提高,铣削硬化率下降,喷丸后的表面粗糙度提高;铣喷组合工艺条件下,铣削线速度vs在20~40m/min范围内,硬化率随vs的升高而降低,喷丸区域表面粗糙度升高;vs在40~50m/min范围内,铣削硬化率升高,喷丸区域表面粗糙度降低。切宽ae对试件硬化和表面粗糙度的影响不显著。铣喷组合工艺条件下的精铣参数优化结果为:vs=50m/min,fz=0.2mm/z,ae=1.0mm。铣抛喷组合工艺条件下,可在低于0.4mm/z范围内适当提高铣削每齿进给量fz。     

新一代铝合金化学铣切保护涂料的研制

本文采用新一代高分子材料———热塑性弹性体为基体材料,制备不同配方的铝合金化学铣切保护涂料。所进行的实验主要包括保护涂料的制备,自制保护涂料与国外铝合金化学铣切保护涂料的性能进行对比,即外观、粘度、固体含量、抗蚀性、浸蚀比、致密性、附着力和可剥性,并优化自行配制化铣保护涂料的配方。实验证明:研制的新一代铝合金化学铣切保护涂料基本达到美国同类产品的性能水平。     

纳米CeO2/Zn复合粉末的高能球磨法制备与表征

采用高能球磨法制备了用于热浸镀锌的纳米C eO2/Zn复合粉末,并利用X射线衍射(X-ray d iffraction,XRD)、X射线光电子能谱(X-ray photoe lectron spectroscopy,XPS)、透射电镜(T ransm iss ion e lectron m i-croscopy,TEM)、扫描电镜(Scann ing e lectron m icroscopy,SEM)以及能谱分析(X-ray energy d ispers ive spec-trum,EDS)等方法,对复合粉末的显微结构、表面成分、晶粒大小、微观形貌以及元素分布进行了研究。结果表明,随着球磨时间的延长,纳米C eO2硬团聚体逐渐解聚,Zn晶粒不断细化,形成层片状复合粉末;球磨120 m in后纳米C eO2粒子分散良好,呈理想的单个均匀弥散分布状态包覆在Zn颗粒上形成近似球形的复合粒子,其粒径分布均匀。     

立铣加工颤振稳定性时域求解与分析研究(英文)

In this paper, the instantaneous undeformed chip thickness is modeled to include the dynamic modulation caused by the tool vibration while the dynamic regenerative effects are taken into account. The numerical method is used to solve the differential equations goveming the dynamics of the milling system. Several chatter detection criteria are applied synthetically to the simulated signals and the stability diagram is obtained in time-domain. The simulation results in time-domain show a good agreement with the analytical prediction, which is validated by the cutting experiments. By simulating the chatter stability lobes in the time-domain and analyzing the influences of different spindle speeds on the vibration amplitudes of the tool under a Fixed chip-load condition, conclusions could be drawn as follows： In rough milling, higher machining efficiency can be achieved by selecting a spindle speed corresponding to the axial depth of cut in accordance with the simulated chatter stability lobes, and in Fmish milling, lower surface roughness can be achieved by selecting a spindle speed well beyond the resonant frequency of machining system.     

铣削过程中残余应力仿真分析

在铣削加工零件时,零件各部分的残余应力分布不均匀,会使工件发生变形,影响工件的形状和尺寸精度.采用有限元分析方法,利用有限元增量理论建立了加工材料的弹塑性本构关系.针对立铣刀的铣削加工,建立了二维金属铣削仿真模型,分析中采用网格自适应准则,通过对典型钢件的加工模拟,得到了加工后已加工表面的残余应力的分布情况和整个加工过程中工件的受力情况,对于工程中的实际应用具有重要的意义.     

小型薄片零件高速铣削加工试验研究

针对小型薄片结构零件切削过程中的变形问题,以薄片"一"字电极高速铣削加工试验为例,从编程方式、切削参数选用、工序安排、走刀路线等方面展开研究。控制其变形量达到最小,以满足产品设计要求。