反求工程中能否获取清晰的断面图像是决定反求精度的重要因素。用CCD相机对线切割、车削、铣削和磨削四种加工方式获得的零件断面的进行拍摄试验,通过对不同光源强度下的成像质量进行试验研究,确定了本试验中的最佳光照强度为电压输入1V时的弱光照。拍摄断面后,利用matlab软件提取图像中的零件轮廓,并在imageware软件中进行轮廓拟合并测出轮廓尺寸,发现不同切削方式产生的断面对于成像质量及得出的轮廓尺寸精度影响很大。试验发现,线切割加工的零件断面拍照后求出的尺寸更精确。

电磁式磁力滚压是一种将电磁技术和滚压技术结合的新技术用以提高长圆不锈钢管内表面质量。电磁式磁力滚压加工系统的启动是影响加工效率和加工效果的主要因素之一。通过对电磁式磁力滚压加工启动过程进行理论分析确定出系统启动需要满足的条件;利用Ansoft对启动过程进行仿真,得到不同启动频率下长圆不锈钢管磁力滚压启动参数;搭建试验平台进行磁力滚压加工启动试验,得到不同启动频率下磁力滚压加工系统启动瞬时最高温度及启动后稳定运行的温度数据。结果表明在满足启动力学和热学条件的情况下,电磁式磁力滚压加工系统能启动的频率范围为(4~9)Hz,系统启动并稳定运行的最佳频率为9Hz,启动时间为1.2s,提高了启动效率并为持续加工奠定了基础。

复合材料辊是用于冷轧生产线平整环节去除板材表面油液和杂质的挤油辊,本工作通过ABAQUS软件对单颗粒磨粒磨削复合材料辊进行仿真,分别得出了主要磨削参数对磨削力和磨削温度的影响,并通过正交极差分析法综合得出了磨削参数对两者的影响程度。结合有限元分析的结果,进行了复合材料辊表面磨削试验,试验表明,选用有限元分析初选的磨削工艺,可以极大的改善复合材料辊表面粗糙度,表面粗糙度从约8降低至3.213,说明了使用白刚玉砂轮对复合材料辊干磨削是可行的,能得到良好表面粗糙度的辊面。并通过SEM扫描电镜对磨削前后的辊面进行了对比分析,得出了不同磨削参数的表面纤维状态,发现表面纤维状态在磨削参数为加工后纤维质量更好,表面存在的烧灼点和残留的纤维杂质更少。

针对流体磨料加工喷孔过程中的磨粒容易团聚并沉积、堵塞微小喷孔流道的问题。在磨料流加工中辅助超声振动,利用振动产生的空化效应使团聚的颗粒炸裂、分离,促进粘弹流体和磨粒的均匀混合,解决加工微喷孔加工过程易堵塞的难题。通过试验对比加超声振动与不加超声振动下的加工压力和喷孔的锥度变化等状态,分析超声空化效应的作用效果。结果表明空化效应产生的高压足以碎裂堵塞的磨粒团,施加超声振动时磨料加工压力降低,喷孔锥度增加;说明超声空化效应可以抑制喷孔堵塞。

SiCp/Al的硬脆性使其在微孔钻削中很难形成高质量表面,且孔出口崩边严重。提出在扩孔钻削的基础上施加轴向超声辅助对SiCp/Al进行微钻削加工。文章分析了超声辅助微钻削的断续切削条件以及主切削刃与横刃在微钻削过程中的切削状态,采用传统钻削,超声辅助钻削,扩孔钻削,扩孔超声辅助钻削等四种切削工况分别加工f0.9mm,2mm深的通孔,对比微孔钻削力、孔壁质量和孔出口质量。结果表明施加轴向超声辅助微钻削对孔的内壁质量有较明显改善,但崩边情况仍然严重。扩孔加工可有效抑制孔出口的崩边情况,但在同等参数条件下孔内壁质量比超声辅助钻削所得孔壁质量差。相比其他工况,利用超声辅助扩孔钻削加工所得的孔的综合质量最高。

针对电磁式磁性珩磨系统温升较大,持续加工困难等问题。在保证磁性珩磨系统输出转矩可满足正常启动加工的前提下,对珩磨系统启动输入与稳态输入进行优化。在Maxwell中建立珩磨系统的电磁场计算模型,分析计算磁性珩磨系统所需电磁转矩;以电磁学理论为基础,采用有限元法对磁性珩磨系统电磁转矩进行分析;得到珩磨系统启动和稳态时电磁转矩与输入电压的函数关系,依据经验公式对系统输入参数进行合理的选取;对优化后系统的损耗进行分析计算,并于优化前系统损耗进行对比;通过珩磨系统可持续性加工试验,验证了计算方法和结果的准确性。研究结果表明优化输入后系统损耗约减少了27.9%;系统稳态时温度由80.3°降低到61.2°。优化输入可有效降低珩磨系统的温升,保证系统加工可持续性。

通过对TC4钛板上钻削Ф0.1mm微孔的研究,建立了一种能够精确预测钻头所受钻削力的切削力模型。利用解析法分别将主切削刃和横刃离散成一系列斜角切削单元和直角切削单元;应用Deform软件,并充分考虑微细加工中特有的尺寸效应,模拟出每个单元所受的力;建立切削单元的局部坐标系与整个钻头的整体坐标系,将每个切削单元所受的力转化为整个钻头所受的力,进而求出整个钻头的轴向力与扭矩。通过多组工艺参数的仿真与实验,表明该切削力模型能够比较精确地测出微钻削过程中的钻削力。