精密车削加工过程中的切削力对刀具磨损和工件的加工质量有着重要的影响,是选取切削加工参数的重要参考因素。文中基于金属切削机理和材料本构关系建立了一种新的精密车削力解析预测模型。首先,分别建立了考虑刃口圆弧半径与变化的滑动摩擦因数影响的剪切力系数模型和犁耕力系数模型;然后提出一种考虑材料强化效应影响的剪切流动应力求解方法;最后通过车削实验验证所建模型的有效性。

针对纯铜材料的车削加工,基于AdvantEdge建立三维切削有限元模型开展加工残余应力仿真,并通过XRD结合电解剥层的方式开展应力测试对模型进行验证,结果表明该模型能够对纯铜车削加工残余应力实现有效预测,在此基础上采用该模型探究了不同切削速度、进给量及切削深度下加工残余应力的演化规律。

应用于精密物理实验的薄壁平面构件具有径厚比大、刚性差等特点,加工过程中极易在应力的作用下产生较大的变形。为提高薄壁平面件的制造精度,文中首先提出了一种基于局部粘接的低应力装夹策略,并给出了局部粘接装夹稳定性判定方法,考虑材料非均匀去除过程,建立了薄壁平面件精密加工多次切削变形预测模型,最后通过实验验证了模型的准确性。

提出了一种新的车削力预报方法。首先基于金属切削宏观力学,建立了单独考虑剪切效应和刃口效应的车削力预报模型,并通过离散化处理的方法,将刀尖圆角结构的影响考虑到预报模型中然后针对预报模型中待标定的9个系数,提出了基于鲍威尔优化方法的系数标定新方法最后通过实验验证了所提预报方法的准确性。

为了降低数控加工过程中的轮廓误差并提高加工精度,轮廓误差补偿和进给速度调节是常用的控制方法,文中提出了一种基于模糊控制的轮廓误差预补偿方法。首先,为了预测及补偿轮廓误差,建立了轮廓误差估算及预测模型,以便对期望轮廓轨迹进行补偿;然后,利用模糊逻辑控制策略根据估算得到的轮廓误差对进给速度进行调节,从而进一步降低轮廓误差;最后,通过在XY两轴实验平台进行对比实验,对提出的控制策略进行了验证。

基于解析建模和有限元仿真,建立了纯铁车削加工残余应力的预测模型。该模型用等效热力载荷代替刀具切削过程来模拟加工残余应力的产生,而等效热力载荷的大小和分布通过解析建模和相关实验来确定。预测结果和实验结果对比分析表明,该模型能准确预测纯铁车削加工残余应力。

针对现有液压挖掘机工作方式中存在大量的无效动作而影响挖掘效率的问题,采用TRIZ理论分析现有液压挖掘机的技术冲突,构建一对冲突特征参数,利用矛盾矩阵,获得对应的发明原理解,运用最优原理解设计了一种复合铲斗机构。通过对创新设计前后工作循环时间的对比分析,从理论层面验证了该创新设计能提高挖掘效率。最后,建立复合铲斗机构的数学模型,在MATLAB进行运动学仿真,验证了复合铲斗在工作过程中不会发生干涉。研究结果表明,基于TRIZ的液压挖掘机挖掘装置创新设计方案具有较高的可行性,提高了液压挖掘机的挖掘效率。