关键词： 特种加工机床   型号   编制方法  

标准号: JB/T 7445.2-2012

摘要： 本部分规定了特种加工机床的名称和型号的表示方法。本标准适用于各类通用特种加工机床。

关键词： 特种加工   机械制造工艺   变革   研究  

摘要： 在当代机械加工制造工艺中,特种加工已经成为了它的重要组成部分.而在本文中,我们将以特种加工作为讨论的核心,从它的定义出发,结合它在近些年的发展中所逐渐演变成型的几大分类和它们所分别具有的特点,并根据一些实际的例子来进行分析讨论,阐述在特种加工在机械加工制造工艺上和技术层面上所带来的影响以及变革.

关键词： 学术职务   山西省   焊接学会   审稿专家   特种加工   康教授  

摘要： 白培康,1969年8月生,博士,教授,博士生导师。现任中北大学人事处处长,山西省铸造新工艺工程技术研究中心主任,兼任中国兵工学会特种加工委员会副主任委员、中国焊接学会理事、Surface and Coatings Technology审稿专家等学术职务。

关键词： 激光加工   三维扫描   数据模型   微纳米结构  

摘要： 因为良好的微纳结构是很多前沿科学产生重大突破的前提，所以探索微纳结构的制作方法目前已经成为世界各国的研究热点。由于飞秒激光的平均能量较低，而单个脉冲的瞬时能量较高，当经过较高的数值孔径的透镜聚焦时，在激光焦点区域内发生双光子吸收聚合反应。即引发材料发生相应的物理或者化学变化。 本文的主要工作是搭建飞秒激光微纳加工系统，它是一个集计算机辅助设计与计算机辅助制作为一体的技术平台。它是快速成型技术的一种。本系统结合高速振镜技术与纳米定位平台技术实现对激光焦点在材料内部实现三维方向上的扫描。其中利用高速振镜的精确地旋转来控制激光焦点在水平方向的移动。XY轴的数据变化量传输到连接了D/A转换器的I/O口上，D/A转换器出来的电压作为控制电压直接控制着高速振镜的精确旋转。纳米定位平台控制材料载体在竖直方向上的精密移动，Z轴坐标数据的变化传输到I/O口直接作为控制电压连接到纳米定位平台的控制器上直接控制纳米定位平台的精确移动。二者的密切配合能够快速精确控制激光焦点在材料内部的移动。 本文的另一个主要工作就是对飞秒激光加工系统加工数据模型的设计。主要介绍了三方面内容：1.对二维图像转换为激光加工系统能识别的数据的研究。2.将CAD软件导出的由三角形面片结构组成的STL文件，使用逐次降维的方法将其转换为坐标数据。3.使用MATLAB软件设计了一些具有特殊要求的三维结构的制作方法。 最后对飞秒激光三维微纳加工系统进行了应用。我们设计并制备了中红外波段的石墨原子晶格结构的光子晶体。在其表面化学镀镍，制成金属壳层结构的光子晶体，使用傅里叶红外光谱仪测得了它的光子带隙位置，实现了光子晶体对热辐射的调控。我们还使用一种基于溶剂响应的智能材料加工了双层机械手的结构，实现了在不同环境中机械手的张开和闭合。同时，我们结合精密三维移动技术与显微镜技术通过切换溶剂的办法实现了机械手对小球的抓取和释放。

关键词： 项目教学法   特种加工   实践能力   能力突破  

摘要： 项目教学法就是通过教师的教学指导，使学生把一个或若干个独立的项目分解并完成。在特种加工实训教学中引入项目教学法之后，在原有的单调理论知识和机床操作的基础上，按项目进行教学，使学生在做中学，教师在做中教。收到了较好效果。但是学生在学习的过程中还是收到了教师的固有思维影响，不能自由的发挥自己的特长，不能因材施教，学生学习能力没有突破，如何解决这一问题，正是本文的着重点。

关键词： 特种加工技术   教学方法   教学改革  

摘要： 《特种加工技术》是高校机械类专业的一门重要课程.本文就教学方法、教学手段方面进行了探讨.实践表明,采用本文提出的教学方法和手段,极大的提高了学生学习的积极性,并提高了学生的自学能力,教学效果良好.

关键词： 电火花加工   加工屑   气泡   控制  

摘要： 电火花加工中,极间间隙内的加工屑浓度和气泡体积对加工稳定性和效率具有重要影响。研究极间间隙内加工屑和气泡的运动规律和机理,可以为控制电火花加工参数,使极间间隙内的加工屑浓度和气泡体积保持在合适的范围内,进而实现高效加工提供理论依据。然而,由于难以观察极间间隙内的现象,迄今为止,对加工屑和气泡的运动规律和机理的了解并不充分。 针对这一问题,本论文通过对连续放电和抬刀过程极间间隙内流场进行三维的液-气-固三相流仿真计算,来研究极间间隙内加工屑和气泡的运动规律和机理。结果发现,连续放电过程中,剧烈扩展的气泡是排除底面间隙加工屑的主要因素,但当气泡扩展到侧面间隙出口后,其排除底面间隙加工屑的能力减弱;抬刀过程中,抬刀高度必须大于某一值,才能将足够体积的清澈电火花加工油吸入底面间隙,消除加工屑在底面间隙的聚集,并且使底面间隙内的电火花加工油维持较长时间的运动从而将气泡带出底面间隙;抬刀速度必须大于某一值,才能使吸入底面间隙的清澈电火花加工油与底面间隙中的加工屑充分混合,有效消除底面间隙中加工屑的聚集,并且使底面间隙中的气泡偏离底面间隙中心而排出底面间隙。同时论文通过仿真计算,研究了电极加工时间、抬刀高度和抬刀速度对底面间隙内加工屑浓度和气泡体积的影响规律。结果发现,底面间隙中加工屑浓度和气泡体积随电极加工时间的增加而增加;抬刀高度和速度较小时,抬刀过程很难排除底面间隙内的气泡,底面间隙内加工屑浓度随加工的进行而迅速增加,抬刀高度和速度大于某一值后,抬刀过程能够将大部分气泡排出底面间隙,底面间隙内加工屑浓度随加工的进行稳定在某一值附近。 为验证仿真计算结果的正确性,论文利用透明材料搭建了实验装置,通过这些装置观察了连续放电和抬刀过程极间间隙内加工屑和气泡的运动情况。 最后,论文根据抬刀速度对底面间隙加工屑浓度和气泡体积的影响规律,提出了大抬刀速度对加工有利的观点;以电极加工时间对底面间隙加工屑浓度和气泡体积的影响规律为依据,结合实验结果分析,提出了寻找某一深度和抬刀高度下的最优电极加工时间的算法,在此基础上,根据抬刀高度对底面间隙加工屑浓度和气泡体积的影响规律,结合实验结果分析,提出了寻找某一深度下抬刀高度和电极加工时间最优组合的算法;最终,提出了电火花加工过程中实时调整抬刀高度和电极加工时间,使这两个参数在各加工深度下保持最优组合,实现高效加工的控制方法。

关键词： TC4合金   电火花加工   小孔   灰关联分析   仿真模型   加工效率  

摘要： 随着宇航业与航海工程的发展,零件材料的要求越来越高。TC4合金由于其比强度高、热稳定性好和耐腐蚀强等优异的特点,被广泛应用于航空航天的发动机领域,在航空发动机头部叶片上有成百上千个散热小孔,现代工业对小孔加工效率和小孔质量要求也越来越高,但钛合金材料的硬度和熔点高,应用传统加工方法难以达到加工精度要求。电火花加工技术是利用放电能量去除材料,达到加工目的,不受材料硬度限制,加工过程非接触不会产生宏观力,适合加工难切屑材料。 采用K1C高速小孔机作为实验机床,在2mm厚的TC4钛合金板材上进行直径为0.5mm的小孔加工实验。选择四因素四水平正交试验表,确定峰值电流、电容、脉间和脉宽为工艺参数,选取小孔加工效率和小孔孔径差值为工艺目标。在正交试验结果上分析了单个工艺参数与单个工艺目标之间的关系,结果表明工艺参数对工艺目标的影响因子由大及小都是依次为峰值电流、电容、脉宽和脉间。利用灰关联度分析法探寻多工艺目标优化,即在高的加工效率前提下孔径差值尽量小。分析结果表明,电容是加工效率和孔径差的灰关联度值最大影响因子。 借助超景深观测装置,对电火花加工后的钛合金小孔内表面质量进行了观测,分析了电参数对小孔表面的影响,小孔内表面是由无数个放电凹坑组成。结果表明在低峰值电流和窄脉宽条件下,凹坑往往是浅而小。为了获得较好的表面质量,应该选择较低的峰值电流和窄脉宽。 在物理和数学模型基础上,确定高斯热源为加载热源,考虑了高斯热源与热对流的共同作用,使用了随温度变化的物性参数,采用焓值解决加工过程中的相变问题,结合随温度变化的放电半径,借助热分析软件ANSYS,进行单脉冲电火花加工钛合金的模拟分析,得到在不同峰值电流和脉宽条件下,放电点的温度场分布,以及电参数与蚀除凹坑大小之间的关系,在仿真结果的基础上通过公式计算得出加工时间,从而得到加工效率 最后进行了相应的验证实验,实验结果得到的加工效率与仿真结果误差小于15%,仿真模型是有效的,能够预测钛合金小孔的电火花加工效率。

关键词： 陶瓷材料   电火花加工   神经网络   遗传算法   仿真  

摘要： 陶瓷材料由于具有电、磁等方面的独特功能,且硬度高、耐磨损、耐高温、耐高压,被认为是推进21世纪产业进步的主导材料之一。然而其成型加工十分困难。传统的加工方法是烧结成型后用金刚石磨削,但效率低、成本高,影响其推广应用。近20年来,电火花加工技术在陶瓷材料加工上的应用发展迅速,导电性陶瓷材料的电火花加工已逐渐实用化。 由于电火花是具有高度非线性,且难以用具体的数学表达式来描述工艺规律的系统,因此,其加工特性的研究及其仿真技术研究是该领域研究的发展趋势。其中,人工神经网络作为一种新兴技术,用计算机对人类大脑的功能进行某种抽象、简化和模拟,构成一个具有高度非线性的超大规模连续时间动力系统,为电火花加工的深入研究提供了有效的途径。 电加工与其他加工相比,影响因素较多,并且在加工过程中还存在着许多不确定或难以确定的因素,这些因素有脉冲电源的极性、脉冲宽度、脉冲间隔、电流峰值、电极的放电面积、加工深度等,他们与加工速度、加工精度、电极损耗率等加工效果有着密切的联系,都是重要的工艺参数。这要求操作者有丰富的经验知识,才能达到预期的加工效果。随着产品向高精度化、加工高效率化及材料的多样化方向发展,对操作者就提出了更高的要求。而由于操作者经验的不足,往往使设备性能和功能得不到充分的发挥,造成很大的资源浪费。针对这种情况,在对绝缘陶瓷Si3N4电火花加工的仿真研究中,着重要解决的问题是电火花加工工艺效果的预测、电参数的优选以及智能仿真软件的开发,使操作者可以很简单地预测加工效果以及决定出Si3N4适合不同加工要求的最优加工条件。 要建立绝缘陶瓷Si3N4电火花加工工艺效果预测模型,必须先通过试验探索影响绝缘陶瓷Si3N4电火花加工工艺效果的因素,获取神经网络训练所需的学习样本。本论文采用人工神经网络的BP算法,以加工工艺效果为正交实验的结果作为神经网络的学习样本,建立绝缘陶瓷Si3N4电火花加工多目标工艺效果的预测模型。以电极横截面积、峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔作为输入量,以加工速度、表面粗糙度两个参数作为多目标输出量,结合实验数据进行绝缘陶瓷Si3N4电火花加工多目标工艺效果预测模型的仿真。试验验证了所建立的预测模型可较好的预测绝缘陶瓷Si3N4电火花加工结果。同时,预测模型为绝缘陶瓷Si3N4电火花加工过程的优化控制提供了重要的理论基础。 在对电参数的优选中,加工者总是希望获得尽可能大的加工速度,而确保尽可能小的表面粗糙度,然而这种目标是相互矛盾的。本论文只取加工速度为目标函数,而其余的指标以约束条件的形式给出。因为,若取表面粗糙度为目标函数并极小化的话,很可能得到一个生产中不可接受的优化方案：极低的生产率而表面粗糙度虽低却没有必要。由于目标函数采用的是神经网络模型而没有明确的数学表达式,不能采用传统优化方法求偏导优化,而遗传算法本身并不要求对优化问题的性质做一些深入的数学分析,且具有全局搜索的能力,非常适合电火花加工电参数的优化。本论文即采用神经网络建模和遗传算法相结合优化绝缘陶瓷Si3N4电火花加工电参数。通过系统仿真证明该方法具有很高的搜索效率和精度,实用性好。 绝缘陶瓷Si3N4电火花加工仿真系统主要由系统数据管理、加工效果预测、电参数优选以及人机接口模块组成。在本次论文设计中,工艺效果预测神经网络和遗传算法优化工艺参数的数值计算部分程序的编写采用的是MATLAB程序设计语言,而人机接口的编写采用的是VC++6.0。这是因为MATLAB虽然本身是一个完整的程序开发和数据处理环境,但MATLAB只是一种解释执行语言,执行速度缓慢,且其提供的用户界面操作函数过于简单,不适宜用于大型软件的开发,特别是对底层I/0难以实现。所以,有必要考虑使用VC++编写软件系统的用户界面,然后在VC程序中通过engine API控制MATLAB的运行,实现MATLAB与VC++两种语言的混合编程。 人机接口主要用于操作者与程序进行交流和对程序进行管理。本系统的开发采用了面向对象的设计方法,系统软件结构合理、界面友好、可操作性强,并且由于样本数据均以数据库的形式存放,可以实时更新,所以本系统同时还具有很强的可移植性。最后,作者还提出了对系统将来的研究提出了进一步的改进意见。

关键词： 激光加工   低压射流   复合加工   激光刻蚀   加工表面质量  

摘要： 水射流加工和激光刻蚀是最近三十年至四十年来才逐渐成熟起来的加工工艺,由于其具有较好的加工优越性,故而广泛应用在微电子器件加工、精密机械加工等行业。激光与低压介质射流复合刻蚀加工是基于以上两项加工技术将激光刻蚀、射流辅助冲刷、化学腐蚀三者相结合的复合加工工艺,其加工原理是以激光加工作为主要加工手段,射流加工、化学腐蚀二者辅助去除激光加工产生的熔渣及残屑等,消除硬脆性材料表面因激光热应力作用产生的微裂纹,改善加工表面质量。 激光与低压介质射流复合刻蚀加工艺主要采用了以下方法：把某种腐蚀介质溶液通过柱塞高压泵变成低压射流,与激光束几乎同步对激光烧蚀后的试样如砩、精细陶瓷、石英、高合金等难加工材料表面进行冲蚀加工。充分利用激光高密度能量直接烧蚀去除能力和一定压力腐蚀介质溶液的冲蚀去除能力,从而实现难加工材料的快速加工。同时利用一定压力的腐蚀介质溶液对激光加工面的熔渣等进行冲刷和腐蚀,降低加工面的粗糙度。并且由于加工过程中液体介质具有冷却作用,还可降低加工而的温度梯度。 论文主要进行了以下工作： (1)自行研制了一套试验加工系统,该装置包括了激光加工部分和射流加工部分,可保证射流压力即时调节、射流介质循环再利用,射流束和激光束能很好聚焦于一点,加工时可保证射流束和激光束能基本同时到达被加工区域,实现同步加工 (2)以不同介质射流(H2O、KOH溶液)分别对A1203陶瓷材料进行了激光与低压介质射流复合加工的试验研究。主要通过在不同工艺参数(激光能量、激光脉宽、激光重复频率、介质溶液浓度、射流压力)下,研究激光与低压介质射流复合加工工艺对陶瓷刻蚀量和刻蚀质量两方面的影响;试验表明：和单一激光烧蚀相比,加水和加KOH溶液介质射流的复合刻蚀量有了明显地增加,材料表面熔渣明显减少,在刻蚀质量上有了很大改善;其中加KOH溶液介质射流比加水介质射流,在刻蚀量和刻蚀质量上有一定程度的改善。 (3)采用自行研制的试验加工系统对W18Cr4V不锈钢工件材料分别用水射流和HC1溶液射流进行了激光与低压介质射流复合加工的试验研究。试验表明：在激光与水射流复合加工工艺中,随着脉冲激光能量和脉宽逐渐增加,复合刻蚀量越大,加工表面及截面质量呈逐步改善趋势;当激光重复频率逐渐加大时,其复合刻蚀量呈现先增后减趋势,在刻蚀量处于峰值前后的表面加工质量是最好的;当激光扫描速度逐渐增加时,其刻蚀量呈现先增后减的趋势,当刻蚀量处于中间峰值时,表面加工质量处于最优点;HCl溶液浓度和射流束压力均达到一个峰值时,此时复合刻蚀量最大,其表面和截面质量最好。通过单一激光烧蚀、激光与水射流复合加工、激光与HCl溶液射流复合加工三者加工质量对比,加水和加HCl溶液的射流在刻蚀质量上有明显改善,加HCl溶液比加水射流复合刻蚀时也有一定程度改善。 本文试验主要是提供一种可对难加工材料实现毫米级的切割、打孔和开槽等加工,并可消除加工表面微裂纹、热影响区、熔渣等表面质量问题,实现清洁高效加工的方法,同时提供该方法专用的的加工装置。