多丸片固着磨料研磨高精密光学元件的参数优化

为了增强固结磨料研磨去除的可控性和确定性,提高光学元件的研磨加工精度和效率,以高精度光学元件为研究对象,分析了行星转动加工方式的多丸片固结磨料研磨的去除特性及参数优化。首先基于Preston方程分析了在研磨接触区域的相对速度、接触时间,并在利用ANSYS求得应力分布规律的基础上建立了多丸片固结磨料研磨的材料去除函数模型;引入趋近因子概念,通过对比去除函数归一化图形,对6种抛光盘模型的运动偏心比和速度比参数进行了优化,获得了多丸片固结磨料抛光盘的最大去除深度和去除量。     

基于欧拉-欧拉方法的细长管道内磨粒流加工数值模拟研究

以CFD理论和仿真软件为基础,建立了基于欧拉-欧拉方法的流体仿真计算模型,开展了不同管型的细长圆管磨粒流抛光加工过程的模拟研究.以Preston方程为评价依据,分析了磨粒粒径、流体介质对抛光效果的影响规律,得到了不同磨粒流参数下的圆管内壁抛光程度沿圆管轴向的变化趋势.其次,根据所建立的仿真计算模型得到了流体相和固体相对圆管内壁磨削效果的差异化特性,分析了在流道局部突变位置流、固相产生较大差异的原因.最后,通过改变磨粒流入口温度,得到了温度分布云图和不同温度下的抛光特性曲线,为细长型流道工件的磨粒流加工提供了改进和优化方向.     

磨料流加工流动形态及加工效果的研究

本文根据流变学原理建立了磨料流加工圆孔时磨料流动形态的数学模型，利用照相法对流动形态进行的分析结果表明：边界层磨粒与加工面相对滑动量及剪切应力越大，其加工效果越好．实验结果与理论分析的结论基本一致。     

不锈钢毛细管的磨料流加工特性研究

针对长径比较大的不锈钢毛细管的高精度抛光需求,研究磨料流加工工艺的适用条件。磨料流加工工艺的关键参数是流体磨料的粘度,适合的粘度首先要确保磨料能顺利通过毛细管,其次是有满意的抛光效果。应用ANSYS Workbench Fluent进行流动仿真分析,辅助确定可行的粘度参数。仿真结果显示:常用的粘度为10~4,10~5,10~6 mm~2/s的流体磨料,无法通过毛细管;粘度低于10~4 mm~2/s的磨料能顺利通过,但压力过大,远超过设备的安全承载极限;粘度为5.585Pa·s的磨料既能顺利通过毛细管,又有较均匀的流速,入口压力也在设备的安全承载范围内。据此结果,研制了低粘度的流体磨料和专用夹具,并进行抛光实验。实验表明,在毛细管内壁获得了满意的加工效果。磨料流加工工艺是解决不锈钢毛细管内壁抛光难题的有效方法。     

固结磨料确定性研磨表面生成建模与实验分析

基于CCOS技术原理,提出高效、高可控性的固结磨料确定性研磨工艺.通过线研磨实验发现采用中心供给研磨液方式相比于传统四周供液方式有利于提高加工效率及表面质量.分析了工艺参数对加工后表面硬度的影响,通过扫描电镜观察研磨后的表面形貌,分析固结磨料研磨的材料去除机制.通过不同参数线研磨实验验证了材料去除率与工具转速、载荷、时间呈线性关系,表明固结磨料研磨工艺的材料去除过程符合CCOS的卷积迭代原理.基于晶胞理论和磨粒粒径均匀的假设,建立了固结磨料研磨垫表面形貌的仿真模型.同时,模型考虑了磨粒浓度、磨粒粒度、研磨垫形状参数的影响.在固结磨料研磨垫形貌仿真数据的基础上,基于硬脆材料去除机理以及研磨垫与工件微观接触模型,考虑工件表面的力学性能,建立了一定参数条件下研磨垫与工件的接触间隙计算模型,进而建立了单点研磨去除斑模型.通过定点研磨实验验证了不同压力、转速、时长条件下单点研磨去除斑模型的准确性.将连续的研磨轨迹进行离散,考虑研磨垫形状、磨粒的尺寸和浓度、研磨工具的转速和承受的载荷、轨迹参数建立了总去除量与单点研磨去除量的卷积运算关系,提出固结磨料确定性研磨表面生成模型.开展不同参数下面研磨实验与表面仿真.结果表明,固结磨料确定性研磨表面生成模型能很好地预测不同参数下研磨去除的深度和研磨表面的残留误差,提高固结磨料研磨工艺的可控性.     

阶梯孔磨料流精密抛光数值模拟及其参数优化

集群式阶梯孔零件在硅片加工中易损耗、精度要求高,磨削、铰孔等传统加工方法很难保证其加工精度,因此需采用磨料流抛光的方法进行精密加工。通过ANSYS仿真软件建立流体域模型,并进行集群式阶梯孔抛光效果和抛光方向的仿真;利用神经网络的计算方法实现了对入口压力、磨料体积分数和磨料粒径参数的优化,提高了集群式阶梯孔抛光精度的一致性和抛光效率。在抛光方法和参数优化上为试验的进行提供了理论依据和参考价值。     

典型光学加工中边缘效应仿真分析

为分析光学加工中边缘效应对元件最终面形精度的影响,建立了数控小磨头行星式抛光去除函数模型和射流式工具加工的去除函数模型.通过对抛光过程中磨料载体的微观状态的研究,探讨并仿真了两种抛光方式在不同区域抛光速度分布、抛光压力分布和抛光中Preston系数的变化.通过对比分析这些参数的变化对材料去除影响,表明光学加工过程中磨料载体中分子间的作用力对边缘效应产生的影响不可忽略.     

磁力研磨的试验研究

本文介绍一种机械加工新工艺.利用永久磁铁及磁性磨料,对难加工材料不锈钢工件内表面进行研磨.用正交试验法试验了磨料粒度、工件转速、磁极间隙等参数对磁力研磨效果的影响.     

考虑直径和质量变化的车削工件振动建模和试验分析

根据实际车削加工过程,建立了受轴向移动三维荷载作用的工件振动力学模型,其中考虑了被加工件的直径和质量随时间变化对振动的影响.在Matlab中,对工件振动模型的运动方程进行数值求解,得到不同车削条件下,直径和质量随时间变化的工件的振动响应.计算结果表明,车削加工中工件直径和质量变化对工件振动响应影响较大,荷载移动速度也影响工件的振动幅度.车削加工试验和测量表明工件振动力学模型的计算结果与试验结果基本相吻合,该振动模型符合实际车削轴加工过程的情况.     

磁流变抛光效果影响因素控制的研究

在介绍磁流变抛光原理的基础上,依据Preston方程分析了影响磁流变抛光效果的因素,根据实际加工的需要,对Preston方程进行修正,采用BK9光学工件进行抛光试验,试验结果表明,采用修正的抛光材料去除模型以及对影响抛光效果主要因素的控制,可以有效的提高抛光质量及其加工效率。     

磁流变抛光工具及其去除函数

在确定性抛光过程中,去除函数对于工件表面精度的提高具有非常重要的作用。该文提出了一种磁流变抛光工具,在机床加工范围内能够加工任意形状、任意尺寸的工件。分别求出了抛光区域内压力的两个组成部分,磁化压力和流体动压力的数学表达式。根据Preston经验公式,得到了磁流变抛光的理论去除函数模型。最后通过实验得到了这种抛光工具的去除函数,验证了理论去除函数的合理性,满足使工件面形误差收敛的必要条件。精确获得去除函数是实现数控磁流变抛光的前提。     

TC4钛合金磁流变抛光的磁感应强度分布及参数

使用磁流变抛光技术对钛合金进行抛光,为了获得更好的表面质量,分别对磁感应强度分布、磁流变液和抛光参数进行了研究。首先,优化了加工区域的磁感应强度分布,通过在加工区域添加两块铁板,磁感应强度分布变得均匀,从而提高抛光后钛合金工件的表面质量。其次,分析了磁流变液的组成,即基液、磨粒类型以及磁性粒子和磨粒的质量占比对工件表面粗糙度的影响。随后,研究了四个基本抛光参数,即磨粒目数、工件转速、磁感应强度和抛光时间,找出这些参数对表面质量的影响规律。采用响应面法获得了工件表面粗糙度变化率的模型,并进行了方差分析以检查模型的显著性。最后,找出最优的抛光参数并对其进行了实验验证。     

Experimental Investigation on Constrained Abrasive Fluid Polishing for Optical Glass

To find a cost effective,high-precision and environmental friendly way of polishing for optical glass,a series of experiments were focused on about constrained abrasive fluid polishing. Since abrasive particles can repeatedly impact the workpiece in a multidirectional way with high energy, the constrained abrasive fluid polishing method for optical glass has been proposed based on the abrasive fluid machining theory and elastic emission machining theory. A constrained abrasive fluid polishing system was designed and developed to polish K9 glass samples. Results show that K9 glass obtains a high accuracy with less fluid. Experiments indicate that,in a more effective,high-precision and environmental friendly way,constrained abrasive fluid polishing is possible to improve the quality of workpiece surface compared with free abrasive fluid polishing. In the process of removing materials of constrained abrasive fluid polishing,it gives priority to removing the materials of high spot and the high frequency error of smooth local zone can be modified. The abrasive particles can repeatedly impact the workpiece in a multidirectional way,and there are certain relationship among surface quality,material removal rate, and parameters such as speed,clearance, angle, time and particle size. In the process of constrained abrasive fluid polishing, it shows a high material removal rate,and it needn't to clamp workpieces. As a result,it could improve the processing efficiency significantly. The research on constrained abrasive fluid polishing has a practical significance and practical value in industrial production.     

基于赫巴模式的页岩气水平井岩屑床清除工具安放间距

岩屑床清除工具可有效地解决页岩气水平井岩屑沉积的问题,安放间距是岩屑床清除工具的重要设计参数,与钻井液性能相关。建立了基于赫巴模式的页岩气水平井岩屑床清除工具安放间距计算模型;对影响安放间距的参数（岩屑颗粒直径、稠度系数、流型指数、屈服值、钻井液密度、钻井液排量）进行了敏感性分析。结论表明：在满足井眼清洁的条件下应尽量增大安放间距;岩屑颗粒直径减小,钻井液稠度系数、流性指数、屈服值、密度和排量增加,有助于增大岩屑床清除工具安放间距。     

带有仿生孔的活塞裙部试验研究

受生物界凹坑形非光滑减阻耐磨表面的启发,以XL-2V型发动机为试验对象,根据活塞缸套运动副摩擦特点,以及发动机活塞失效形式,由三水平三因素正交表制订了9种仿生孔形试验方案.在发动机活塞裙部表面加工出优化后的变孔径、变行间距、凹坑和通孔交错的宏观仿生孔.通过发动机台架试验,检测出活塞磨损率和气缸压力变化率两个试验指标,对比验证仿生孔形活塞优于标准活塞的减阻、耐磨特性.得出试验优化设计的主次因素为孔径、孔分布类型和孔类型,最优水平为交错形、凹坑形和孔径甲.     

枪钻加工的排屑故障及处理对策

枪钻深孔钻削中的排屑问题是目前仍存在的一个技术难题,为防止切屑堵塞,造成钻头折断,降低产品制造成本,分析了排屑故障产生的原因,研究表明及时修磨磨损的切削刃,保持刀具各表面良好的表面质量,保证钻套与工件的良好配合,防止钻削过程中的震动,以及选择良好的深孔零件材质,合理的切削液供油压力及流速,合理改变切削刃的形状和几何参数,可有效保证枪钻在深孔加工中排屑通畅.     

深水含浅层流地层无隔水管领眼钻井水力参数计算

综合应用动态压井系统的无隔水管领眼钻井技术是处理深水含浅层流地层地质灾害的有效手段之一。针对无隔水管钻井技术特点,进行了无隔水管领眼钻井技术在深水含浅层流地层的适应性分析。基于油气井流体力学和渗流理论,考虑了浅层流实时钻进过程中地层漏失或侵入井筒动态过程的影响,建立了无隔水管钻进的平衡方程、连续性方程、运动方程和辅助方程,为钻井水力参数的设计与求解提供了依据,并以南中国海W-X01井为例,对计算方法进行验算与对比分析。现场实例计算表明:钻井液排量、钻进速度、钻杆转速是无隔水管海水钻进过程中的主要控制性施工参数,通过施工参数可调整环空压耗大小,进而控制井底压力;环空压耗随钻井液排量的增大而增大,且领眼尺寸越小环空压耗增大的趋势越大;同时,环空压耗随钻杆转速的增大而增大。此方法可以用于指导深水含浅层流地层的无隔水管领眼钻进设计与施工。     

伺服阀滑阀阀口系数影响因素分析

分析电液伺服系统中液压缸活塞位移、液压刚度、阀口开度、外负载刚度及阀芯与阀套间径向间隙对伺服阀阀口系数的影响。采用工作点线性化的处理方法,通过引入液压缸负载力方程,给出零开口电液伺服阀滑阀流量-压力系数和流量增益的计算公式,并对其影响因素进行分析。结果表明,在液压缸全行程中,流量-压力系数会随着液压缸活塞位移、外负载刚度及阀口开度的增加而增大,其中流量-压力系数随液压缸活塞位移的增大呈抛物线增长,其最大值约为最小值的2倍;流量增益随着液压缸活塞位移、外负载刚度的增大而减小,其中流量增益随液压缸活塞位移的增大而近似呈线性规律减小,其最小值约为最大值的1/2;阀芯与阀套间径向间隙对阀口系数随液压缸活塞位移变化率的影响不大;阀口系数在液压刚度取最小值附近时存在突变;同一液压刚度值可对应2个不同的液压缸活塞位移,分别对应的阀口系数值相差非常大。