过程参数对熔丝成型产品结合颈的影响

熔丝成型(fused filament fabrication,FFF)是当今应用最广泛的增材制造技术之一.FFF产品相邻挤出材料丝之间的结合颈对其成型质量有重要影响,并随过程参数的改变而明显变化.针对不同过程参数对结合颈的影响进行了实验与理论研究.根据部分析因设计制备了不同过程参数下的FFF样件,利用扫描电子显微镜完成结合颈的实验研究,并建立了结合颈的理论模型.结果表明:过程参数对样件结合颈有一定的影响;适当降低打印速度或增加挤出温度、挤出宽度、打印层厚度及填充率,结合颈增大,但改善效果有限,理论模型准确可靠.     

熔丝成型制品三维表面粗糙度的理论与实验研究

熔丝成型(fused filament fabrication,FFF)是通过挤出材料丝相互堆积、累加形成三维实体的一种增材制造技术,而逐层累加的制造工艺使得FFF制品的表面质量存在明显缺陷.为提出有效的改进措施,需明确FFF制品表面粗糙度的产生机理.基于结合颈成型过程,以材料丝表面轮廓为研究对象,创建了基于横、纵两向结合颈垂直/平行于纤维方向的表面粗糙度数学模型.制备FFF样件,利用激光显微镜获取样件表面粗糙度.理论与实验结果验证了模型的正确性,为FFF制品表面质量的改进与提高提供了理论依据和技术支持.     

车削氟金云母陶瓷脆性破碎机理及表面粗糙度模型

基于脆性断裂力学和刀具-工件干涉原理,研究氟金云母陶瓷脆性破碎机理及表面成形机制,预测了脆性材料车削中的裂纹扩展角度与深度;建立氟金云母陶瓷车削表面粗糙度理论模型,用以评价精密车削陶瓷表面质量并提高加工效率.脆性材料车削表面粗糙度由几何干涉粗糙度和脆性崩碎粗糙度构成.刀具几何形状和进给量主要影响几何干涉粗糙度,工件力学性能、切削速度、切削深度和切削力主要影响脆性崩碎粗糙度.验证实验结果表明,氟金云母陶瓷车削表面粗糙度随切削速度的增大而减小,随进给量或切削深度的增大而增大.本模型的理论预测值与实验结果趋势一致,与传统的几何模型相比更接近实验值.     

三维超声振动辅助车削减摩特性与表面质量的实验研究

为进一步提高304不锈钢的加工效果，将摩擦学动载荷分析与三维超声振动辅助车削相结合，建立减摩特性理论模型.将微织构刀具融入该模型后，减摩效果进一步提高.通过主轴转速、进给量与切削深度的切削合力实验证明了该模型的减摩效果.根据机床的相对振动建立了表面形貌的理论模型，通过单因素实验研究了切削参数对表面粗糙度的影响，随切削深度、主轴转速和进给量的增加，表面粗糙度逐渐增大.     

熔丝成型薄板拉伸性能的理论与实验研究

由于熔丝成型(fused filament fabrication，FFF)技术逐层沉积的制造工艺特点，其产品的拉伸性能存在着明显的局限性.为了能够提出切实有效的改进措施，需要明确FFF产品相应的机理，即建立本构关系理论模型.基于经典弹性力学理论，对FFF薄板试件的本构关系进行了理论建模，完成了试件拉伸性能的解析研究;然后利用拉伸实验机获得了试件拉伸性能的实验结果;最后，分别将X和Z方向打印试件的理论与实验的应力-应变曲线结果相对比，发现二者吻合度较好，验证了理论模型的正确性与准确性.     

熔丝加工成型薄板的动力学特性及响应

通过熔丝加工成型(fused filament fabrication,FFF)理论与实验相结合,研究了悬臂边界条件下FFF薄板的固有特性和振动响应.首先,针对FFF薄板的分层和正交各向异性等特点,基于正交多项式法对其进行理论建模.然后,通过Ritz法获取FFF薄板的固有特性,再利用频域振动方程解析研究薄板内任意一点的振动响应.最后,以聚乳酸(PLA)FFF薄板为例,实验研究了其固有特性和动态响应,以分析验证理论模型的正确性.结果表明:本文建立的FFF薄板理论模型,能够准确预测出薄板的固有特性和动态响应结果,理论模型可靠.     

切削加工表面粗糙度理论建模综述

系统地综述了切削加工表面粗糙度的影响因素和理论建模方法.将表面粗糙度的建模方法首先分为"简单"和"复杂"两类建模.随后,根据国际标准化组织(International Organization for Standardization,ISO)标准对表面粗糙度参数的定义进行了分析,并根据影响表面粗糙度的因素进行了粗糙度理论模型归类.随后,从"简单"建模因素和"复杂"建模因素两个方面综述了脆性材料和塑性材料的理论建模方法和研究进展.评述了这些表面粗糙度理论模型的优缺点,并进行了划分.讨论了切削表面粗糙度理论建模的研究不足与展望.     

振动场下FFF热熔喷头内熔体表观黏度的理论研究

热熔喷头内部熔体的表观黏度是影响熔丝制造成型(FFF)产品机械性能的关键因素之一.本文首先提出利用振动改善FFF热熔喷头内部熔体表观黏度的方法,即对喷头施加纵向的正弦振动力场;然后针对施加振动后热熔喷头内部熔体的表观黏度进行了理论建模,并利用已有文献中的实验结果验证了理论模型的正确性;最后,利用所建模型探讨了施加不同频率振动后熔体表观黏度的变化规律,阐明了相应机理.研究表明:熔体表观黏度的理论与实验结果吻合度较好,理论模型正确;对热熔喷头施加振动场后,熔体表观黏度有效值随着振动频率的增大而逐渐降低.     

FeCoNiCrMo高熵合金磨削机理及表面粗糙度

针对FeCoNiCrMo高熵合金进行平面磨削实验,研究其材料去除机理,分析不同磨削参数对磨削表面粗糙度和表面形貌的影响规律.研究采用不同砂轮磨削的试件表面形貌,并探讨干磨和湿磨条件下磨削表面粗糙度的变化规律.实验结果表明:FeCoNiCrMo高熵合金磨削过程满足塑性材料去除机理;随磨削速度增大,进给速度和磨削深度减小,磨削表面粗糙度值减小,表面形貌更加平整;与采用电镀砂轮磨削的试件相比较,采用树脂结合剂砂轮磨削的试件表面粗糙度值更低,表面形貌更好;与干磨试件相比较,湿磨的试件表面粗糙度值更低,表面质量更好.     

7075-T6铝合金单向超声振动车削表面质量及形貌特征

对7075-T6铝合金试件采用普通切削(CT)和振动切削(UVC)加工方法进行了加工实验,分析了2种切削加工方法在不同参数下对铝合金试件加工表面粗糙度的影响.试验研究结果表明:在相同的进给量和切削深度情况下,随着车削速度的变化,普通切削获得的加工表面粗糙度先减小后增大再减小,但随着转速的增大进入高速切削后,工件表面粗糙度值逐渐趋于稳定;随着进给量的增加超声振动硬车削与普通硬切削加工表面粗糙度都呈上升趋势,超声振动切削表面粗糙度较小;在切削速度、进给量相同的条件下,普通硬质切削7075铝合金加工表面粗糙度随着切削深度的增加而增加,而超声振动切削7075铝合金加工表面粗糙度随着切削深度的增加先减小后增加.通过对获得实验数据的分析以及对车削加工获得的加工表面显微形貌的观测,证实了超声振动加工在难加工材料加工中的优势.     

一种机床固定结合部的动力学参数化建模方法

在全面分析机床固定结合部动力学特性的影响因素（结合面接触长、宽、粗糙度和预紧力）基础上,根据正交试验理论设计了结合面动力学特性实验试件.利用机床固定结合部动力学建模及其参数识别理论,识别各种工况下试件的动力学模型参数.在对结合面动力学模型参数深入分析的基础上,利用曲面响应法,建立了机床固定结合部动力学参数化数学统计模型.实验验证了该模型的有效性,为数控机床整机动力学精确建模提供了理论基础.     

涂层微磨具的制备及磨削表面质量实验研究

采用真空射频溅射的方法制备涂层微磨具，探讨了微磨具表面涂层制备机理，针对黄铜材料进行涂层微磨具的磨削表面质量实验研究，分析不同加工工艺参数和因素对涂层微磨具磨削表面性能的影响规律.实验结果表明，随着不同涂层微磨具磨削速度的增大，磨削深度和进给速度的减小，黄铜表面粗糙度呈现减小的趋势，表面形貌更加光滑，表面质量更好;在相同的磨削工艺参数下，与未涂层微磨具相比，涂层微磨具的磨削力值更低;相同粒度的涂层微磨具和未涂层微磨具比较，涂层微磨具表面粘结磨屑现象得到改善，在一定程度上增加了涂层微磨具的使用寿命.     

球面磨削表面粗糙度的仿真研究

在未变形切屑厚度模型的基础上,考虑多磨粒轨迹叠加作用对磨削表面质量的影响,建立了球面磨削表面粗糙度的预测模型,并对影响球面磨削表面粗糙度的因素进行了理论分析和实验研究.结果表明,基于球面粗糙度数学模型的理论分析结果与实验结果较吻合,从而验证了所建立的球面磨削表面粗糙度模型的正确性.     

微磨具磨削钠钙玻璃的磨损机理实验研究

建立了微磨削过程中单颗磨粒的磨损数学模型,通过观测微磨具磨削前后直径变化、表面形貌变化及加工前后试件的表面质量,分析了微磨削过程中不同阶段磨粒的磨损情况.利用粒度500~#微磨具对钠钙玻璃进行单因素磨损实验,研究不同的磨削影响因素对微磨具磨损的影响规律.实验结果表明:随着磨削速度和进给速度增大,磨粒的磨损和破碎现象加剧;随着去除材料体积的增加,微磨具直径先是急剧减小,而后呈线性减小趋势;加工表面的粗糙度随着去除工件体积的增加总体呈下降趋势.研究结果为提高微磨具的使用寿命和加工性能提供了理论参考和实验依据.