关键词： 喷油器   喷孔   激光加工   技术   应用   超快激光   试验验证   加工装备  

摘要： 本文简述了国内外喷油器喷孔加工的现状,介绍了超快激光在长型多孔式喷油器喷孔的应用技术研究情况,给出试验验证结论,对喷孔新型加工装备的选择提供了参考意见。

关键词： 直齿面齿轮   FDM快速成型   熔模铸造   数字化建模   特种加工  

摘要： 直齿面齿轮是一种与直齿圆柱齿轮相啮合的平面齿圈齿轮，凭借其重合度高、传动平稳、噪声低、扭矩分流效果好等传动特点，使得直齿面齿轮被广泛应用在了低速和高速、轻载和重载的众多传动领域中。然而直齿面齿轮的齿面较为复杂，其几何形状已不是传统渐开线齿面或其他常见的齿面，而是一种复杂空间型面，为了解决传统展成法加工直齿面齿轮中存在的周期长、成本高、不适合进行批量生产的问题以及传统成型法加工直齿面齿轮中存在的批量化制造质量精度低的现象。本文提出了一种基于电解加工技术的直齿面齿轮批量化快速制造工艺以实现在质量保证前提下的直齿面齿轮批量化快速制造。论文主要研究工作如下：\n 1）根据直齿面齿轮插齿加工的特点，结合齿轮啮合定理建立了直齿面齿轮的数学模型，为了实现以合理的齿面点分布形式构建高精度齿面模型的目的，提出了一种基于复杂齿面网格规划原则的截面放样齿面建模方法，并采用这种方法构建出相应的直齿面齿轮三维模型；\n 2）根据直齿面齿轮的三维模型结构，考虑材料对直齿面齿轮母模制件导热性能的影响，以及在不影响蜡模尺寸精度前提下实现方便起模，依照带有活动成型零部件的注射模具设计方法对直齿面齿轮母模进行了设计由顶模、底模以及带有活动中心定位轴型芯的三层结构，并同时对直齿面齿轮母模的浇注系统及工艺特征做了相应的设计。\n 3）以FDM快速成型技术为基础，通过从直齿面齿轮母模三维模型的前处理到设置增材制造直齿面齿轮母模的工艺参数再到直齿面齿轮母模制件的后处理这三个阶段中各因素对母模制件质量影响的分析与研究，提出了一套基于 FDM 的直齿面齿轮母模快速制造工艺方案，并通过试验对该工艺方案进行了验证，试验结果表明该方案较好的实现了复杂模具的快速制造；\n 4）利用直齿面齿轮母模制件作为熔模铸造直齿面齿轮钢制件的注蜡模具，通过对熔模铸造直齿面齿轮钢制件过程中的从制蜡料、压制蜡模、修蜡模到模组焊接及清洗、制壳料、制壳再到脱蜡及型壳焙烧、浇注以及制件后处理这9个阶段的工艺方案与工艺参数的制定，铸造出了批量钢制直齿面齿轮，实现了增材制造技术与熔模精铸工艺运用于批量化快速制造直齿面齿轮技术中的对接；\n 5）利用电解加工技术通过构建合理的精加工直齿面齿轮钢制件的阴极设计方法与型面修正方案加工出了具有IT9级的直齿面齿轮批量钢制件，从而实现了较高精度直齿面齿轮的批量化快速制造。\n 研究结果表明，本文提出的基于电解加工技术的直齿面齿轮批量化快速制造工艺不仅实现了较高精度直齿面齿轮的批量化制造，同时通过将“增材制造”技术中的快速成型技术与熔模精铸工艺相结合，还实现了较短时间内、以较低成本的直齿面齿轮半精制件的批量化快速制造，解决了传统批量化“减材制造”技术中存在的成本高、工序复杂、效率低的问题，验证了该工艺方案的正确性与可行性。

关键词： 水辅助激光加工   液层参数   水层厚度   切槽深度   切缝宽度  

摘要： 溶液辅助激光加工以有效减少热损伤以及较高材料去除速率正越来越受到国内外学者的关注。在实际激光加工应用中，水由于它的清洁性、方便性以及实惠性而受到广泛应用。水辅助激光加工分类较多，在水下激光加工中，水层太薄起不到冷却的效果，水层太厚则会显著降低激光能量，此外，水层流动速度也会对激光加工造成影响。然而关于这方面的理论相关研究非常少，基本上都只是实验中会涉及到水层。本文基于这个现状，对水辅助激光加工中液层参数的优化展开研究，主要内容如下：\n （1）根据水下激光加工两个结构的特点，建立封闭式水下激光加工模型和溢流式水下激光加工模型，分别对每个模型设置一系列水层厚度，并且两个模型入口速度都设置为20m/s，利用FLUNENT软件分别对其流场进行分析。为验证文献提到的两层水层，建立水射流辅助激光加工模型并同样用FLUENT对流场进行分析，并最终验证了结果。而从水层流动的角度分析，得到封闭式水下激光加工下水层厚度为1mm最适合激光加工；溢流式水下激光加工下水层厚度对其激光加工的影响很小。\n （2）根据水层的仿真条件，利用相应的实验设备，对硅片分别进行封闭式水下激光切割和溢流式水下激光切割进行实验，并分别得到切槽深度、切缝宽度和热影响区与相应的水层厚度之间的关系。结合水层仿真与实验，并且根据切割质量的评判标准得出结论：封闭式水下激光加工下水层厚度为1mm激光加工质量最好；溢流式水下激光加工下各个水层厚度对加工工件质量的影响很小。\n （3）为进一步探究水层厚度对封闭式激光加工质量的影响，建立了封闭式水下激光加工ANSYS模型，利用同样的条件对其仿真，得到相应的温度场分布以及不同的水层厚度下切槽深度、切缝宽度和热影响区。将仿真结果与实验进行对比，发现切槽深度相对平均误差6.4663%，热影响区相对平均误差14.4613%，切缝宽度与实验结果有较大出入但分析了原因。得出封闭式水下激光加工，水层厚度1mm最适合。

关键词： 特种加工   机械制造   工艺技术  

摘要： 特种加工技术不只在多方面具有技术性能上的优越性,而且自身的发展速度极快,所以可以想见,其实际的应用范围在未来会更进一步大幅扩张,为机械制造工艺水平的提高提供必要的技术支持。因此,相关的技术人员和研究人员不能放松对相关技术的创新、研究与改进,这样才能令我国的特种加工工艺实现长期稳定的发展,以技术工艺的提高促成机械制造业的进步,进而为我国工业的现代化和高科技化做出自己的贡献。

关键词： 激光弯曲   激光加工   铝合金成形   BP神经网络  

摘要： 在铝合金板材的激光弯曲成形中,工艺参数(激光功率、扫描速度和扫描次数)的不同组合使板材的弯曲角度也不同,而且从试验数据中很难得出激光工艺参数与弯曲角度之间的规律。本文用BP神经网络技术对铝合金板材的激光弯曲成形结果和工艺参数进行了预测。结果表明,预测值与真实值之间的误差都稳定在10%以内。精度比较高,说明运用BP神经网络对激光弯曲角度进行预测是可行的。

关键词： 高钨合金   微小孔   深度预测   穿透检测  

摘要： 高钨合金凭借高强度、耐高温等性质被广泛应用于航空航天等领域中,其中许多零件中包含散热、通气等作用的微小孔,这些微小孔的加工若利用传统方式则存在着很多困难,而电火花加工借助自身的诸多优点提供了一种有效的加工方法。但是在电加工中也存在着电极损耗大、加工效率低、加工效果差等问题,为此针对钨含量高达90%的铜钨合金(CuW90)进行了加工工艺及穿透检测等方面的研究。采用单因素实验和正交试验相结合的方案,使用直径为0.5 mm的管电极对CuW90微小孔电火花加工进行了一系列的基础实验研究。首先对电源电容、电流、伺服参考电压、伺服速度、占空比等实验参数进行了单因素实验研究,分析了使用电火花油和去离子水作为工作液时电极损耗和加工时间不同的原因;之后选用L16(45)正交表对所研究的5个参数进行了正交试验,最终以电极损耗和加工时间为目标得到了微小孔加工的最优参数组合,综合优化幅度达73%。针对CuW90的特殊结构,对其物理模型进行了分析比较,并计算了密度、比热容、热导率和热膨胀系数等性能参数的理论值,从理论上分析了在电火花加工中电极损耗大的原因。对旋转内冲液加工间隙流场进行了仿真分析,利用不同工作液流场结构特点对不同加工阶段流速和压力的分布进行了分析比较,探讨了柱状残留的成因,从理论方面研究了不同深度时的加工特点,解释了使用不同工作液时电极形状发生变化的原因。为实现难加工材料的盲孔加工,利用神经网络法对不同参数下的加工速率进行预测,分析了微小孔加工时有效放电次数和工件材料蚀除量的对应关系,搭建了基于平均电压检测法的检测电路,利用STM32F103ZET6芯片对所采集电压进行了比较判断,通过对数码管的直接驱动实现了加工深度的实时显示,最终所加工盲孔的平均误差为3.9%。以管电极加工时穿透前后电压波形的独特变化趋势为依据,实现了最小出口距离为0.7 mm的通孔加工。对穿透前后柱状残留的影响进行了理论分析与验证,最终证实了穿透检测判据的可靠性。

关键词： 特种加工   机械加工工艺   突破及变革  

摘要： 特种加工不仅能够很好的提升缩短施工的时间,而且所生产出来的产品也能够更好的符合市场的需求.本文将在特种加工基础之上来分析对机械加工工艺的突破和变革,而且要结合实际的案例来进行全面的分析.

关键词： 电火花加工   温度控制   冷电极   电蚀坑   低损耗   仿形精度  

摘要： 电火花加工是一种不存在宏观力的特种加工方法,可以加工各种难加工材料、复杂形状零件和有特殊要求的零件。但是电火花加工也存在电极损耗大、加工过程不稳定、仿形精度低和加工表面质量差等缺点,尤其是加工比强度高、热导率低的难加工材料如钛合金时,缺点更明显。针对常规电火花加工过程中存在的问题,本文提出一种在工具电极上加装强制散热系统的冷电极温度控制加工方法,通过两极间不对称散热控制电极处于较低温度,使极间快速消电离,降低电弧放电概率,达到改善加工稳定性,降低电极损耗,提高仿形精度和表面加工质量的目的。本文主要研究内容如下:(1)设计冷电极结构和温度控制系统,设计搭建单脉冲放电试验平台。对热管型冷电极和半导体制冷片型冷电极装置进行性能分析,最终选择半导体制冷片型冷电极组成电极冷却装置。设计了电极温度控制系统,能够对电极温度进行有效控制。设计搭建了基于放电电流检测的单脉冲试验平台,为研究冷电极电火花加工材料蚀除机理奠定了良好的基础。(2)分析了电极温度对极间放电特性的影响。从理论上分析了电极温度对放电通道半径、电蚀坑半径和极间电子发射电流密度的影响,解释了冷电极对放电通道的压缩作用和冷电极低损耗和小间隙的特性。(3)仿真分析电极温度对极间温度场的影响,并通过单脉冲试验验证仿真结果。建立了电火花极间放电模型,利用ANSYS软件对不同电极温度下电火花放电极间温度场进行有限元分析。分析了电极温度对电火花加工材料蚀除的影响,仿真结果验证了冷电极低损耗特性。利用单脉冲试验平台进行不同电极温度下单脉冲放电试验,研究了电极温度对电蚀坑形貌的影响。(4)研究了电极温度对放电间隙的影响。利用单脉冲装置对极间放电间隙进行检测,并通过冷电极与常规电极成型加工对比试验,表明了降低电极温度可以使放电间隙变小,进而提高仿形精度。(5)对冷电极电火花加工的工艺性能进行对比分析。进行了冷电极与常规电极加工钛合金工艺性能对比试验,对放电波形、电极损耗、材料去除率、加工表面粗糙度和表面裂纹进行了对比分析,验证了冷电极加工具有电极损耗较低、加工稳定性较好、材料去除率较高和表面加工质量较好的特性。通过冷电极加工航空螺旋锥齿轮试验,验证了冷电极具有较高精度的复杂曲面加工能力。

关键词： 激光加工   制造   应用   进展  

摘要： 激光加工作为一种新技术，在机械制造中有着很重要的应用。本文简要阐述了激光加工的原理、特点，并介绍了它在现实中的应用情况，同时简要介绍了激光加工的最新研究进展。

关键词： 脉冲激光   COMSOL Multiphysics   金属材料  

摘要： 脉冲激光作用于金属表面,获得特定的表面形貌,在工业领域有广泛应用。特定表面形貌的形成,是光与靶材相互作用复杂物理过程的作用结果,该过程与激光脉冲宽度密切相关。当脉冲宽度大于材料的热弛豫时间(纳秒、微秒或者毫秒激光),热力效应在表面形貌形成过程中起关键作用;而当脉冲宽度小于材料热弛豫时间(皮秒或者飞秒激光),靶材中光致热力效应较小,表面形貌形成机制与长脉冲激光迥然不同。本文选择飞秒激光和百微秒激光为加工源,从实验和数值研究两方面,细致研究了长脉冲与超短脉冲激光与金属材料作用后,表面形貌的形成结果、形成机制和相关规律。主要工作内容如下:(1)基于COMSOL Multiphysics仿真软件,数值研究了超短脉冲激光作用金属表面后的能量分布以及长脉冲激光作用金属材料表面后温度场分布;研究了金属表面形貌以及不同金属材料对超短脉冲激光在金属表面能量分布的影响;长脉冲激光作用金属表面能量分布。数值研究结果表明:表面微结构越密集,激光能量会越往微结构尖峰移动;由于长脉冲激光热效应的存在,热影响区域大于光斑辐照区域。(2)进行超短脉冲激光金属表面微加工实验,研究了金属材料、靶材表面粗糙度以及单脉冲激光能量等对表面形貌变化的影响规律。实验结果发现:超短脉冲激光作用后,由于激光和表面波干涉,金属表面形成共振周期性结构;不同金属材料形成周期性表面结构的难易不同,对激光能量吸收更多的材料更易形成周期性表面结构;单脉冲能量大的超短脉冲激光加工形成的表面周期性结构的轮廓更加明显,但是由于高斯光束使得激光能量分布不均匀,光斑中心的热效应也更加明显。(3)进行长脉冲激光辐照裂纹金属表面实验,研究了输出功率和离焦量对不同金属材料表面裂纹弥合的影响。实验结果发现:硬度低的材料更易利用微熔凝的方法弥合金属表面裂纹;当输出功率选择合适时,可以通过适当调整离焦量,在获得裂纹修复结果的同时改善金属表面的质量。