面向低碳制造的切削液供给系统优化研究

针对传统切削液粗放式的供给方式所带来的污染和浪费问题,提出了一种面向低碳制造的切削液供给系统优化方法。该方法建立了制造车间切削液循环系统的资源消耗模型,指出切削液系统的优化包括切削液供给设备的改进及切削液使用工艺的优化。在系统模型分析的基础上,研究了切削液对加工过程的影响,从切削液的润滑及冷却效果出发,提出了依据切削区域摩擦因数及温度进行切削液喷射流量、压力、距离等参数的优化实施方法。构建了面向低碳制造过程的智能切削液系统控制平台,并进行了仿真实验,结果表明:切削液的实际作用效果主要包括润滑和冷却,都与切削液在切削区域的流动情况有着密切的关系;随着润滑效果的提升,切削变形量有所减小,振动能量分布趋于均匀,切削力和温度也呈较明显的下降趋势;依据切削区域摩擦因数与温度进行切削液喷射参数调整具有一定可行性。研究内容为面向低碳制造过程的机械制造车间切削液系统优化问题提供了一条可行的实施途径。     

切削液润滑性能的试验研究

在分析金属切削过程润滑特点的基础上，以四球试验机、磨擦磨损试验机和切削力测力仪为手段，考查了切削液的润滑作用，并比较了乳化液和合成切削液的润滑性能。     

混合弹流润滑系统的建模与摩擦学特性研究

为了研究粗糙表面微凸体对混合弹流润滑区摩擦学特性的影响,建立了考虑粗糙表面微凸体的弹流润滑数学模型,可呈现粗糙表面的局部接触状态。通过生成虚拟粗糙表面,分别利用K-E弹塑性接触模型和平均流量雷诺方程计算微凸体接触压力与流体动压力,并且利用快速傅里叶变换技术计算基体的弹性变形量;通过绘制润滑系统的Stribeck曲线,研究了虚拟微凸体、名义载荷、综合粗糙度和微凸体曲率半径对弹流润滑摩擦学特性的影响。结果表明:微凸体的接触压力产生基体弹性变形,使膜厚增加,导致流体动压力减小,微凸体承载比和摩擦因数增大;名义载荷增加导致低速时摩擦因数变小,润滑状态在更低速条件下从边界润滑过渡到混合润滑;综合粗糙度的减小会使Stribeck曲线向左移动;微凸体曲率半径的增大仅使润滑状态加快从边界润滑过渡到混合润滑,然而对从混合区域过渡到弹流区域几乎没有影响。     

奥氏体不锈钢切削加工工艺的改进

奥氏体不锈钢加工硬化率较高,且不能用热处理进行强化,加工时易出现皴裂、撕伤等问题。为避免加工缺陷,必须有效降低工件的切削温度,保证良好的润滑。从切削刀具和切削液两方面进行了分析,提出切削加工宜采用锐刀,低速大进刀量,车削加工时选用硬质合金刀,且适当增大前角和后角;高速切削时,选用极压切削液,保证极压润滑性;加工螺纹时,主轴转速低,属于边界润滑状态,宜采用具有特殊＂油性＂的植物油,使其在工件表面形成润滑膜。应用表明,上述加工方法切实可行,提高了奥氏体不锈钢的加工效率和产品质量。     

电主轴角接触球轴承摩擦学和动力学耦合分析

基于弹性流体动力润滑理论和动力学理论,对角接触球轴承(主轴轴承)进行摩擦学特性和动力学特性耦合研究.在Ansys软件中建立考虑主轴轴承摩擦学特性的动力学仿真模型,利用有限差分法求解弹流润滑的Reyn-olds方程和弹性方程,求解轴承油膜反力,在Ansys中进行动力学仿真,输出轴承零件各种运动参数特性曲线.研究表明,速度是影响主轴轴承内部弹流油膜的重要因素,在相同的预载荷、接触角等工况条件下,陶瓷角接触球轴承的内圈油膜厚度随转速增大先增大后逐渐减小,外圈油膜厚度随转速增大开始变化不明显,随后明显减小.     

考虑轴颈倾斜的水润滑橡胶径向轴承的动力学特性

针对轴颈倾斜下水润滑橡胶径向轴承动力学建模问题,提出了32系数动力学模型,建立了弹流润滑模型,采用差分求解方法求解了8系数模型和32系数模型下的轴承动特性,分析了偏心率和倾斜角的变化对轴承动特性系数的影响。研究结果表明:轴承的8系数模型下刚度和阻尼系数随偏心率的增大而增大,且在大偏心率下呈指数式增大;轴承的32系数模型下角刚度和角阻尼系数也随偏心率的增大而增大;随着轴颈倾斜角增大,32系数模型下轴承的位移刚度系数、位移阻尼系数、角刚度系数、角阻尼系数、角-力交叉刚度系数、角-力交叉刚度阻尼系数、位移-力矩交叉刚度及位移-力矩交叉阻尼系数都相继增大。该研究对水润滑橡胶径向轴承的润滑性能优化设计提供了一定的参考。     

水润滑塑料合金轴承摩擦性能实验

水由于粘度极小,很难形成流体动力润滑,通过实验发现水润滑塑料合金轴承在运转时有较小的摩擦系数。影响摩擦系数的因素主要是转速、载荷、间隙,运用方差分析和正交实验,分析各因素对摩擦系数影响的显著性和效果,并列出各因素对摩擦系的影响曲线,对曲线进行研究后发现,塑料合金轴承运转时由于塑料合金的弹性变形而产生了弹流润滑。     

动脉壁的动力响应特性

基于纤维加强各向异性不可压超弹性复合材料两层厚壁圆筒模型,应用连续介质力学有限变形理论和非线性动力学理论,建立脉动压作用下动脉壁的动力学模型,考虑动脉壁中残余应力、平滑肌主动作用以及纤维分散的影响,通过数值计算得到动脉壁的时程曲线、频谱图、相图和庞加莱截面图及应力分布曲线,利用非线性动力学理论分析了动脉壁的动力学响应特性,讨论了脉动压大小和频率的影响.     

22MnB5硼钢裸板热成形中的高温摩擦

采用自制高温摩擦试验机模拟实际热冲压工艺条件下22MnB5裸板的高温摩擦过程,分析初始摩擦温度、滑动速度和法向载荷对其摩擦行为的影响.结果表明:转移过程中试样表面形成氧化层,摩擦时氧化层起到保护和润滑作用,初始摩擦温度对裸板摩擦系数的影响不大;在较低的摩擦速度下,试样表面的氧化物形成厚度不均匀的小堆积块,试样表面凹凸不平并且无法良好支撑摩擦界面,摩擦系数增大;法向载荷较大时,试样表面氧化物被大量剥落,金属基体暴露,摩擦系数增大.     

配气机构动力学模型的特点及研究进展

概括了配气机构动力学模型发展的特点,讨论了现代高速配气机构动力学模型的完善程度与配气机构润滑磨损和接触应力等相关领域研究进展的密切关系.指出适于多种工况的考虑多个非线性因素影响的动力学模型是将来本领域研究的一个重点,最后简单讨论了系统参数识别对提高配气机构动力学模型预测精度和扩大模型适用范围的重要作用.     

奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti的切削机理

通过试验表明,干切削奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti,切削速度在0.33 m/s左右,摩擦系数μ最大,积屑瘤最高,切屑变形系数_l和切削力F_z最小,且与切削速度量驼峰性规律变化;随走刀量增加_l和μ有规律地减小,F_z增加;随前角γ_o增大μ增大而_l及F(?)却有规律地减小;给出用“量纲分析-二次通用旋转组合设计”综合试验法求得的计算切削力的经验公式: F_z=8.65×10~(12)α_p~(0.202+0.215nv)f~(-0.92+0.071nα)_pV~(-1.74),N。     

振动切削过程中参数选择的研究

系统地研究了低频轴向振动切削过程,指出由于所加振动的影响,在切削过程中刀刃运动轨迹及切削参数都随时间发生变化。通过理论分析,建立了刀刃运动参数方程,并对切屑形成过程进行了充分的讨论,在此基础上,给出了振动切削时参数选择的原则。     

Study on the Predicting System of Breaking Chip When PCD Tool Cutting Aluminum Alloy

In the field of automobile manufacture, during the aluminum alloy cutting, chip forming and breaking process are very complicated. It is affected by many facto rs. Automatic machining process can not be carried through if the chip enlaces t he workpiece or the tool. So the chip control and breaking are key technology. P CD tool has many traits, such as high cutting efficiency, machining precision an d wearability. It is desired that it be used for machining coloured metals.The p aper present the study of p...     

圆柱齿轮滚齿切削力的预测

切削力是滚齿工艺参数优化、刀具磨损预测和机床设计的重要依据. 针对圆柱齿轮滚齿加工,提出了一种基于实体建模技术的切削过程几何仿真方法,实现了未变形切屑的准确提取,进而计算出未变形切屑厚度. 基于微分离散思想,将滚刀刀齿切削刃离散成一系列微元切削刃,采用Kienzle-Victor力模型,建立微元切削力模型,进而构建整体滚刀切削力模型. 结合Kistler 9123C旋转测力仪和DMU50五轴立式加工中心进行滚齿切削力测量试验,试验结果表明,预测的滚削力在幅值和变化趋势上与试验测量结果吻合良好,验证了该滚削力预测方法的有效性.     

Investigation of Coolant Fluid through Grinding Zone in High-Speed Precision Grinding

In the grinding process,grinding fluid is delivered for the purposes of chip flushing,cooling,lubrication,and chemical protection of the work surface.Due to the high-speed rotation of the grinding wheel,a boundary layer of air forms around the grinding wheel and moves most of the grinding fluid away from the grinding zone.Hence,the conventional method of delivering coolant fluid that floods delivery with high fluid pressure and nozzle fluid rare supply coolant fluid to achieve high performance grinding.The flood grinding typically delivering large volumes of grinding fluid is ineffective,especially under high speed grinding conditions.In the paper,a theoretical model is presented for flow of grinding fluid through the grinding zone in high-speed precision grinding.The model shows that the flow rate through the grinding zone between the wheel and the workpiece surface not only depends on wheel porosity and wheel speed,but also depends on nozzle volumetric flow rate and fluid jet velocity.Furthermore,the model is tested by a surface grinding machine in order to correlate between experiment and theory.Consequently,the useful flow-rate model is found to give a good agreement with the experimental results and the model can well forecast the useful flow-rate in high-speed precision grinding.     

二维金属切削的热力耦合模型及数值模拟

切削加工是一种重要的金属制造工艺,其中切屑成形是一种典型的大变形问题,它涉及到材料非线性、几何非线性以及边界非线性问题,还涉及到热力耦合问题.针对典型的正交切削工艺,采用大型商业有限元软件MSC.Marc,基于热弹塑性有限元方法并在一定假设的条件下建立了考虑金属正交切削热力耦合有限元模型.分析了切屑分离准则、自适应网格等切屑加工模拟的关键因素.对建立的模型进行了有限元分析,得到了切屑成形、温度分布、切削力变化等结果.     

大圆弧车刀车削玻璃的实验研究

本文根据玻璃边位印压实验结果,设计出了适宜于切削玻璃的车刀——大圆弧车刀,并结合玻璃切削过程中材料的去除机理,讨论了采用这种车刀时玻璃表面的形貌和刀具磨损的原因。     

基于微量润滑的机床再制造清洁化提升方法

针对我国机床加工过程中仍大量使用切削液、整体清洁化程度不高的问题,提出了一种基于微量润滑的机床再制造清洁化提升方法;方法基于微量润滑技术对老旧机床实施再制造清洁化提升,包括老旧机床绿色化问题及污染源分析、再制造清洁化提升可行性分析、微量润滑装置的选用及设计(包括机械管路系统设计、电气控制系统设计两个部分)、机床结构匹配与再设计等过程;某齿轮加工机床的应用案例表明:采用微量润滑技术,可有效提升老旧机床的清洁化水平,经济及环境效益显著。     

前角对单晶镍纳米加工影响的分子动力学仿真

应用分子动力学仿真研究了单晶镍的纳米加工过程.通过研究加工力的变化规律,发现加工初期加工力剧烈波动与工件中产生了较大体积的层错结构有关.采用不同前角的刀具进行了一系列加工仿真,结果表明:在刀具前角的增大过程中,加工力及前刀面与切屑之间的摩擦系数逐渐减小;由于前角的增大使刀具对切屑的推挤作用与切屑的整体弯曲减弱,切屑高度增加及切屑中完好的FCC原子比也逐渐增加;工件亚表面的缺陷原子数目逐渐减少,损伤深度也呈减小趋势.采用负前角加工时,工件亚表面损伤较严重,出现了层错四面体结构和LC位错;工件内部高温原子数随刀具前角的增大而逐渐减少,并且工件的温度分布以刀具圆角为中心向工件内部辐射.