奥氏体不锈钢钻削变形系数的实验研究

以奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti为工件材料，应用最新研制的涂层钻头进行大量切削实验，研究钻削参数对变形系数的影响以及变形系数与轴向力、转矩和钻削温度之间的关系．结果表明，不锈钢钻削变形系数反应了轴向力的变化趋势．实验还揭示了奥氏体不锈钢钻削加工中切削速度和进给量的变化对变形系数的影响规律．研究结果为奥氏体不锈钢钻削刀具选择及其参数的优化提供了依据．     

麻花钻的钻削参数对钛合金钻削性能的影响

为提高麻花钻对钛合金材料的钻削工艺,采用DEFORM-3D软件建立了麻花钻钻削钛合金的有限元仿真模型。应用正交试验分析了在钻削过程中,钻头直径、钻削速度、进给量3个因素对麻花钻轴向力的影响。采用极差和方差分析,确定了最优钻削参数组合并检验了各因素对轴向力的显著性。根据正交试验数据,利用MATLAB软件进行了多元线性回归分析,建立了钻削力的数学模型。通过经验公式计算与仿真数据的对比分析,为后续钛合金材料在实际钻削加工过程中钻削参数的选择、优化提供了理论依据。     

颅骨微创小孔钻削工艺参数的正交实验法优化研究

钻削力影响手术对人体的损伤程度和术后康复时间,合理的骨钻削工艺参数可以大幅度减小钻削力.本文采用正交实验法就医疗麻花钻对颅骨微创小孔钻削力的工艺参数进行优化研究,并找出了最小钻削力的钻削工艺参数.颅骨钻削正交实验是以钻削力作为实验指标,主轴进给速度f、主轴转速n、钻削角度β作为正交实验的3种因素,为了使结果更为准确和真实,采用四水平钻削工艺参数.试验结果表明:对钻削力影响因素由高到低的顺序是nfβ,最优钻削工艺参数组合为n(1600 r/min)、f(10 mm/min)、β(0°).     

碳纤维复合材料小孔钻削工艺参数优化

采用硬质合金麻花钻进行了碳纤维增强树脂基复合材料直径3 mm小孔的钻削试验,研究了工艺参数、刀具磨损对切削力和制孔质量的影响规律.首先,通过钻削试验,测得了不同工艺参数下的钻削力,回归分析得到了钻削轴向力和扭矩与转速和进给速度之间的关系式.然后,通过刀具磨损试验,获得了后刀面磨损量随制孔个数的变化曲线;对孔出口毛刺损伤进行测量统计和分析拟合,得到了毛刺面积与钻削扭矩间的关系式.最后,以材料去除率最大为优化目标,以钻削后无分层且毛刺损伤满足要求为约束条件,建立了工艺参数优化模型,获得了最优转速和进给速度.     

高速钻骨过程中切削力的仿真与实验研究

基于弹塑性有限元模型,实现高速钻骨时骨组织-器械交互状态的仿真;根据动物标本钻骨实验结果,通过优化方法实现模型损伤参数的快速辨识;结合有限元仿真和标本骨实验,研究高速钻骨过程中切削力随不同钻削参数的变化规律。研究结果表明:钻削轴向力仿真结果与实验结果较吻合,验证了损伤参数的有效性及有限元模型的适用性;手术中应该选择较小的进给量和更高的钻速以实现安全钻削。     

钻削毛刺的形成与分析模型

钻削过程中在工件的出口处形成的毛刺严重地影响了工件的质量,制约着自动化加工技术的发展。由于在钻削毛刺形成过程中,钻头结构、受力情况非常复杂,采用传统的数学-力学方法很难建立其分析模型。首次提出利用材料失效模型建立钻削毛刺形成模拟的有限元模型,模拟结果得到的三种不同形态的钻削毛刺与试验取得了一致。模型的建立为主动控制毛刺优化选择切削参数及深入分析毛刺形成过程中工件材料内部弹-塑性变形及力学机制供了一种新的有效途径。     

深孔麻花钻三维参数化设计及其优化

为减小深孔麻花钻在切削过程中的刀具损伤,延长其使用寿命,选定其几何参数为优化对象,以切削过程中钻削力达到最小为优化目标,基于所开发的深孔麻花钻三维参数化设计模块,结合有限元仿真以及多元正交非线性回归试验设计等方法,建立钻削力数学模型,并运用遗传算法实现优化。结果显示,当深孔麻花钻的第一后角、钻尖顶角以及螺旋角分别为5.24°、141.56°、64.99°时,其钻削力最小。深孔麻花钻三维参数化设计模块应用数据库技术,解决了传统设计过程中效率低、工作量大以及精度较差等问题。     

基于灰色关联分析的颅骨微创小孔多目标钻削参数

基于脑深部刺激套管电极的穿刺要求，本研究采用直径3 mm高速钢麻花钻头作为微创骨孔钻削工具，以成年猪颅骨为钻削对象，建立辅助函数，以灰色关联度和切屑容积系数为颅骨钻孔质量的评价指标，优化颅骨微创小孔的钻削参数。结果表明：对于直径3 mm的高速钢麻花钻头，当进给速度为30 mm/min、主轴转速为600 r/min时，具有最高的灰色关联度值0.906 925 54,灰色关联度响应图表明主轴转速相对于进给速度对钻削力和钻削温度的影响更为显著；该钻削参数组合下，切屑为螺旋短屑，其切屑容积系数为35.71,处于合适范围。     

低频周向振动钻床主轴系统等刚度动态力学模型建立研究

分析了低频周向振动钻削切削力,基于控制原理的思想建立了低频周向振动钻床主轴系统等刚度动态力学模型,提出低频周向振动钻削时激振器输出振幅与钻头振幅之间的关系,为周向振动钻削系统设计和振动参数选择提供理论支持.     

枪钻几何结构参数对钻削力的影响规律

枪钻钻头自身独特的复杂结构使深孔钻削的过程变得较为复杂。钻头几何结构参数设计得不合理会引起钻削力较大,导致温度升高、刀具磨损严重和降低孔加工质量等一系列问题。通过对钻头静力学分析,借助群钻钻削力的计算方法,将刀具内、外刃分解为微切削单元进行分析进而建立枪钻钻头的力学模型。通过数值仿真研究枪钻钻头几何结构参数的改变对钻削力变化的影响规律,从而进一步优化相关参数并通过实验验证。试验结果表明钻削力的变化与仿真分析的规律相吻合,进而为枪钻几何结构的优化设计提供了依据。     

基于多元回归分析的钻速预测方法研究

在钻井过程中,优化钻井技术可以降低钻井成本和减少施工事故,而钻速预测是优化钻井的基础。目前的钻速预测方程繁多,所考虑的钻速影响因素各有侧重,大多数方程做了诸多简化,预测精度不能满足现场需要;少数方程即便考虑比较全面,但由于结构复杂,可操作性差,实用性受到一定限制。以Bourgoyne&Youngs方程作为理论基础,从元坝地区钻井数据库抽取300组录井数据,利用多元回归分析方法进行钻速方程系数的求解,针对不同地层得到的回归系数也不相同。采用同区块井的钻井数据进行验证,发现其预测钻速与实际钻速基本相符,平均相对误差小于13%,说明所建立方程能满足钻井施工需求。该方法提高了钻速方程系数的求解精度,且计算过程相对简单,所用数据易于得到,对优化钻井技术的推广具有重要意义。     

钻井液流变模式计算及优选

目前在计算钻井液流变参数时多采用线性最小二乘法方法进行求解,但是对于钻井液的非线性模式,线性最小二乘法改变了求解目标,使得计算结果不具有方差最小的特点。针对钻井液常用的三种非线性模式,分别提出了近似非线性最小二乘法的计算方法,该算法与非线性最小二乘法相比具有不需要设定初始计算值以及计算速度快的优点,同时与最小二乘法相比计算精度高。它可以应用到钻井液流变参数的确定、钻井液流变模式的优选等方面。     

判别岩石类型的新方法

对优化钻井技术的钻速模型分析，提出了一种判别岩石类型的方法，经过辽河油田两个地区的试验，证明该方法对正确判别岩性，合理使用钻进参数具有指导意义。     

安全优化钻井实时监控智能系统模型及应用

将钻井工程信息管理、钻井参数实时采集和智能化决策支持技术集成为一体,设计并实现一个安全优化钻井实时监控智能计算机系统。系统的知识模型由领域层、推理层和任务层组成;知识的表示应用了本体论中的科学方法,建立基于本体的安全优化钻井领域知识构架,对钻井数据、信息、知识进行系统的分析、归纳,实现安全优化钻井知识整合。系统可用于钻井设计、施工、完钻总结阶段的钻井异常问题的检测、识别、预测、诊断、预防和处理,实现安全优化钻井的目标。     

自动送钻实验系统的优化加权模糊控制

针对自动送钻实验系统 ,设计了一种带优化加权因子的模糊控制器 ,以 ITAE积分性能指标为寻优目标函数 ,通过对误差和误差变化的加权因子的优化来获得系统的最佳模糊控制规则 ,并将其控制效果与一般模糊控制器的效果进行了仿真比较 .结果表明 ,一般模糊控制器作用于自动送钻实验系统时 ,由于超调量太大 ,系统难以正常工作 ;带优化加权因子的模糊控制器可使系统的超调量降到 4% ,调节时间为 1 7s,稳态误差小于 0 .1 % ,其他性能指标均满足要求 ,大大改善了系统的动态性能     

汽车动力传动系参数的优化方法

在讨论分析普通的汽车传动系参数的普通优化方法和汽车传动系参数的模糊优化方法的基础上 ,提出了汽车传动系参数的区间优化方法 在这一模型里 ,设计变量变为区间数 ,优化目的是在保证一定的汽车基本性能的前提下 ,求设计变量的最大可行区间 它可以解决变速器优化设计中齿轮配齿问题 实例对比表明 ,采用区间优化方法更加符合工程实际     

地质力学特征评价新方法在导向钻井优化中的应用

针对常规导向钻井技术在适用范围、预测能力与运行成本等方面的局限性,在考察岩石物理及力学参数和地球物理信息之间定量关系的基础上,将地震反演、地质统计、地震属性分析、岩石力学方法与钻井工程实际需求密切结合,提出地质力学特征评价新方法,基于其对导向钻井系统进行优化。新技术以常规地震和测井资料为基础,充分结合钻井、录井等实钻信息,钻前建立地质力学初始模型用于钻井设计,钻进过程中参考实钻资料随钻修正并更新钻前模型用于钻井工艺实时优化,其关键环节是准确预测钻头前方待钻地层的强度、地应力、孔隙压力、坍塌压力、破裂压力等力学参数。以井壁稳定预测及其工程运用为重点,论述导向钻井优化中岩石力学理论和地球物理算法结合运用的思路与技术流程,将该方法在西南、西北复杂探区进行应用。现场应用表明,优化的导向钻井系统可以达到理想的参数预测精度与工艺优化效果,指导安全、优质、快速、低成本钻井的能力得到了提高。     

高压喷射钻井水力参数优化研究

高压喷射钻井技术在国内外诸多油田都已进行了多次试验研究。进行水力参数优化研究可以指导现场作业,提高钻井速度、改善井眼的净化能力。通过对排量和喷嘴组合优选计算,分析了排量和喷嘴组合对立管压力、钻头压降、钻头水功率以及喷射速度的影响规律;并给出了一种高压喷射钻井技术水力参数优化方法。研究表明:当钻井泵排量增大后,各水力参数总体均呈上升趋势但增长速率不同;钻井液过流面积一定时,喷嘴组合的变化对立管压力影响较小;钻井液的过流面积发生微小变化时,钻头压力损耗的变化幅度最大,钻头水功率次之,对立管压力影响最小。最后针对塔河油田盐区某井中深部地层497~4 673 m井段,经优选水力参数后,以得到的推荐参数进行现场施工作业,平均机械钻速达到55.48 m/h,与邻井同井段(15.32 m/h)相比提高262%,该开次完井用时15.33 d,与设计相比节约30.79 d,节约率达到65.5%。     

端面铣刀铣削用量的优化选择

本文运用现代铣削理论和最优化技术，以最大生产率或最低加工成本为优化目标，并考虑了诸多约束，建立了端面铣刀铣削用量优化选择的数学模型，编制了以复合形法为基础的优化程序，并通过应用实例验证，为利用计算机快速、可靠地选择端面铣刀最优铣削用量提供了一种科学有效的方法。     

采用多目标粒子群-遗传算法的井筒钻孔机械臂臂长设计

为了解决井筒工程人工钻爆法施工突出问题，采用4自由度机械臂替代人工完成井底炮孔钻掘.首先，在无初始臂长参数下，通过算法获得一组结构参数小，在有限封闭作业空间内末端执行器可达位置范围大的臂长参数.然后，借助MDH(modified Denavit-Hartenberg)坐标运动学参数化正向建模，以末端位置包络线为约束逆向筛选，以臂长参数、可达度为目标，采用多目标粒子群-遗传算法(MOPSO-GA)进行参数寻优，得到若干组Pareto最优解集，并根据适应度选择最优参数结果.最后，对最优参数蒙特卡洛法和运动学进行仿真验证.结果表明：末端点云布于井底，包覆井筒钻孔工作区域，各臂运动学参数相对平稳，能够完成目标任务.