微细塑性铣削单晶硅实验研究

为了深入探讨塑性铣削单晶硅的切削机理,对单晶硅进行了微细铣削实验研究.结果表明,合理地设定铣削参数与保证特定的铣削环境都很重要,在这个前提下,可以实现塑性切削,在单晶硅上获得具有完整几何外形的特征,同时表面质量可以达到单纳米级别.     

航空铝合金薄壁件高速铣削受力变形的试验研究

试验研究了高速铣削航空铝合金薄壁件侧壁时切削力随铣削工艺参数变化的规律,给出了薄壁件侧壁高速铣削加工变形随铣削工艺参数变化的规律.在此基础上,应用ANSYS软件对航空铝合金薄壁件侧壁高速铣削加工变形进行了有限元分析,进而提出了通过优化铣削工艺参数改善航空铝合金薄壁件高速铣削加工变形的工艺途径.     

薄壁整体结构件的高速铣削

概括分析了薄壁整体结构件切削加工的特点和难点．以高速铣削铝合金三连波导试件为例，通过采用适当的装夹方法，合理安排工序，优化铣削方式和走刀路线，合理选用刀具，优化切削用量，合理冷却润滑，在控制变形使加工质量符合要求的前提下，省略了中间热处理工序，加工时间低于普通铣削时间的三分之一．实践经验和试验数据表明，高速铣削薄壁整体结构件应采用高切削速度、大进给速度及小轴向切深，可供推广应用高速铣削之参考．     

薄壁零件高速铣削的振动问题分析

对薄壁件加工过程中切削振动的影响因素进行了初步的分析和探讨,并提出了在高速铣削下薄壁零件的加工铣削力模型。通过选用不同的铣削加工用量对铣削力模型进行了验证,得出在不同切削转速、不同的轴向和径向切深、不同进给量条件下的预防变形的工艺措施。     

中间尺度零件微细铣削加工工艺

论述了中间尺度零件微细铣削加工关键使能技术,然后介绍了自行研制的小型精密数控微细铣削系统,其定位精度可达1.53 μm.最后开展机床加工工艺实验研究,采用直径0.2 μm的端铣刀进行平面微细铣削加工,获得表面粗糙度值为215 nm;采用直径0.2μm的球头铣刀进行微直槽加工,尺寸误差在1-2μm以内;并进行了微螺旋槽、微齿轮及微半球典型结构件的微细铣削加工实验.分析结果表明系统已经具备了对中间尺度三维微小零件的微细铣削加工能力.     

硅材料微细电化学铣削技术研究

电化学加工是硅微细加工技术中的一种常用方法,但是直接用于三维加工比较困难,因此提出一种新的硅材料微细电化学铣削加工方法。该方法将电化学加工和铣削加工工艺结合起来,通过电化学加工技术能够实现材料的微量去除,而铣削加工工艺则能够实现三维加工。它利用硅在氢氧化钠溶液中的钝化作用,减少电化学杂散腐蚀。利用加工间隙的电火花放电对钝化膜的破坏作用,限制加工区域。实验表明,微细电化学铣削硅技术能够有效地减少杂散腐蚀,提高加工定域性,能够将电化学杂散腐蚀范围限制在10μm以内,该方法可用于硅的微细三维铣削加工。     

航空铝合金薄壁件铣削加工变形的预测模型

为预测航空铝合金薄壁件的铣削加工变形,建立三维有限元模型.通过有限元软件MSC,MARC,向有限元模型添加初始应力场、对节点施加铣削力、控制铣刀路径和对模型的网格进行自适应网格细化.使用该模型进行薄壁零件的铣削仿真.仿真结果表明:铣削之后,薄壁零件呈中间凹陷、四周翘起的盆形.同时,零件的薄壁向内部凹陷.为检验仿真结果的正确性,设计验证实验以测量加工后零件的变形.实验的结果与仿真结果相吻合,证明本文提出的有限元模型可有效预测航空铝合金薄壁件的加工变形.该有限元模型可用来选择合适的加工策略以减小航空铝合金薄壁件的加工变形.     

微小薄壁变形预测的迭代有限元法

将迭代有限元法引入微小薄壁铣削中,建立了变形量的预测模型,预测了不同径向切削深度、不同薄壁厚度时的铣削变形量大小,通过试验加工和Deform-3D仿真对模型进行了验证.结果表明:迭代有限元变形预测值与试验加工变形量较为接近;加工后的薄壁残余厚度大于理想状况下的加工厚度;最大变形量随壁厚的增大先保持最大值然后逐渐减小至0;薄壁厚度应当与切削参数相协调,调整工件刚度与切削力大小相适应,否则会导致变形量过大.     

薄壁零件高速铣削稳定性的分析

针对薄壁零件在铣削加工过程中存在的切削颤振问题,建立了铣削颤振理论模型,进行模态分析试验和铣削加工试验．获取系统动态性能参数和铣削力系数．在此基础上建立了薄壁结构零件铣削加工的稳定性耳瓣图,为今后的薄壁零件加工稳定性研究工作打下了基础．     

微铣削力在高速微尺度加工中的实验研究与分析

对微铣削过程中微铣刀刀刃受到的微铣削力进行测量,并研究其特性和变化规律.从理论角度对螺旋立铣刀的受力机理进行重点分析.借助现有的微铣削实验平台,选择典型的工件材料并设计相应的实验方法.对加工不同材料工件的刀具所受到的微铣削力进行分析,获得了微铣削力的特征和变化规律.实验结果表明:刀具受到的微铣削力随着微铣削参量的变化而变化,其变化规律与加工工件的材料性能密切相关.微铣刀刃径、每齿进给量、轴向铣削深度和材料的晶粒尺寸是引起尺寸效应的主要因素.     

基于空间直线拟合的古塔变形趋势研究

采用粒子群算法求出古塔各层的中心点坐标,并对塔层中心进行空间直线拟合.根据拟合直线的方向向量算出塔体每年偏转角度的近似值.对塔层中心的投影点作直线拟合,以投影点在拟合直线上的疏密程度判断塔体局部弯曲程度;以投影点偏离拟合直线的远近及分布判断塔体局部的扭曲程度.研究结果为古塔变形趋势研究提供了新方法.     

薄壁件高速铣削温度场研究

应用移动热源理论建立了高速铣削薄壁件温度场的数学模型,研究了求解薄壁件温度场的解析解和数值解,给出了薄壁件高速铣削温度场的计算结果.得出了在高速铣削时存在二次效应现象;进给速度越快,温度上升的梯度和下降的梯度也越大.为薄壁件高速铣削温度场的研究和控制薄壁件高速铣削热变形奠定了理论基础.     

薄板微冲压成形失稳分析与实验研究

针对薄板微冲压成形过程中产生的尺度效应现象,以塑性应变梯度理论的本构方程为基础,推导出基于应变梯度的集中性失稳准则,并对薄板微冲压成形过程进行分析,得到冲压成形深度与极限应变值的关系,以及材料发生极限应变时的极限成形深度.同时,设计了相应的微冲压成形实验.结果表明,材料在微冲压成形过程中的成形极限小于宏观成形过程的成形极限,新的失稳准则能够更为准确地预测薄板微冲压成形过程中的成形极限.     

活齿内齿轮铣齿方法的探讨

从选取合理的切削用量出发．设计了在滚齿机上加工活齿内齿轮的新的加工装置．给出了数控铣齿时铣刀直径的选择方法．     

数控落地铣镗床滑枕变形有限元分析及补偿

TK6920B型大型数控落地镗铣床由于滑枕自质量和主轴箱的重心偏移而导致滑枕变形,从而影响机床的加工精度.针对这一问题,提出使用挠曲线预应力加工法和液压拉杆法对滑枕变形进行补偿,为了减少实验次数和降低成本,本文使用Ansys WB有限元软件对滑枕变形分析和变形补偿效果进行预测.对滑枕变形量的仿真分析结果和实验测量结果进行了对比分析,结果表明,滑枕变形量的误差在5μm以下,有限元分析结果是可靠的;补偿后的滑枕最大变形量为20μm左右,说明了补偿方法的补偿效果可以满足实际生产中加工精度的要求.     

基于不同数控系统的铣削类刀具补偿的实现

在数控铣削机床的编程和操作中,铣刀和工件的相对位置关系非常重要,其影响因素主要有铣刀的半径、长度及刀具磨损值等.不同的数控系统在实现刀具补偿功能时有着不同的编程和操作方式.分析了切削过程中产生问题的原因,并根据刀补原理,针对不同的数控系统提出了具体的解决方法.     

基于仿真的选区激光熔化工艺结构变形补偿设计优化

针对选区激光熔化工艺中残余应力造成的变形缺陷问题，介绍了一种基于有限元仿真的选区激光熔化工艺的结构变形补偿设计优化方法.以螺旋桨结构成型为例，首先建立了宏观尺度上基于有限元方法的热-力耦合仿真模型，然后分析了成型零件中的残余应力与变形分布规律，并提出了利用变形场反馈调整零件设计的几何结构的方法，通过多次反馈迭代，实现了成型后零件变形几何与期望几何之间的形状误差逐步减小.数值试验结果表明:经过变形场反馈调整4次，成型后的螺旋桨结构相较于期望几何结构的最大形状误差下降了94%；同时也发现，设计迭代过程中，零件成型后的残余应力与实际变形基本不变.      

灌浆对地下连续墙及邻近土体变形的影响

在地下连续墙深基坑开挖工程中,开挖前常用灌浆的方法来加固将被挖去的软土,从而减少地下连续墙的变形,增加开挖稳定性,保证工程安全,但是,在灌浆过程中,灌浆的作用机制以及对地下连续墙及邻近土体变形的影响原理还没有得到很好的研究,以新加坡艺术中心地下连续墙深基坑开挖工程为背景。实测了灌浆施工过程中,地下连续墙的变形、超孔隙水压力以及地下水位的变化;再结合有限元的理论分析方法,研究了灌浆施工对地下连续墙及