高速高效切削加工是机械加工的必然发展方向。刀具刃口钝化通过改变切削刃的微观轮廓,提高刀具使用寿命、改善切削性能和加工表面质量。基于刀具刃口磁力钝化方法,研究了硬质合金刀具钝化过程中,磁盘间隙对钝化压力和去除量的影响规律,采用有限元软件ANSYS对刀具刃口钝化过程中进行磁场分析,分析了磁盘间距对磁感应强度和磁力线分布的影响规律,并通过与实验相结合,研究钝化时间和工作间隙对钝圆半径的影响规律,研究成果对于实现刀具钝化刃口优化,促进我国装备制造业的发展具有重要的科学和工程意义。

刀具刃口钝化通过消除刃口上的微观缺口,改变切削刃的微观形貌,实现增加刀具的寿命,提升刀具的切削性能,使已加工零件获得更好地表面质量的目的。基于立式旋转钝化特点,获得了刀具刃口的运行轨迹。对硬质合金刀具采取立式旋转钝化的方式进行钝化,通过刀具钝化实验,并通过扫描电子显微镜对钝化后的刀具刃口钝圆半径进行测量,研究刀具转速和钝化时间对刀具刃口钝圆半径的影响规律,为优化刀具钝化工艺参数和提高刀具刃口钝化效率提供依据。

车轮的滚动阻力是决定汽车燃油经济性的主要因素之一。而由滚动阻力引起的能量损失量是一个变量,该变量大小取决于车辆和路面。因而,路面自身的表面特性以及车辆自身固有属性(如轴距、载重量等)都会影响滚动阻力。由于刚性路面相对于柔性路面更为复杂,国内外鲜有针对刚性路面的滚动阻力预测研究。为弥补该方面空缺,本文通过对不同条件下的刚性路面的能量耗散进行机械模拟分析,然后利用分析结果,考虑路面截面的力学性能和加载条件建立滚动阻力预测函数,并将该预测函数用于模拟实际路面。研究结果显示该预测模型可准确计算车辆的滚动阻力。

目前针对刀具非对称刃口的切削力理论模型甚少,其主要原因在于以往的复杂刃口形貌表征方法无法采用现有的理论进行切削力分析。对此,这里首先在形状因子对刀具刃口对称性描述的基础上对非对称刃口形貌进行表征,其次针对由刀具刃口作用产生的犁耕力,提出刃口简化模型,以简化犁耕力的分析,最后采用有限元仿真与铣削实验对所提出的刃口表征与简化模型进行铣削力验证,结果显示切削力误差较小,从而验证了所提方法的合理性。研究成果对于切削力理论模型的发展具有重要意义。

为解决液压支架双伸缩立柱及千斤顶因涨缸、拉伤、腐蚀等修复问题,研究制定了内孔镶套工艺,并经过样机试制、工业试验,工作性能可靠,使用寿命提高接近2倍,经济效益显著。此研究同样适用于其他设备上的液压缸内孔修复,为延伸内孔镶套技术的应用范围,打下了坚实的理论基础。

刀具刃口通过钝化可以去除刃口缺陷,提高刀具使用寿命和切削过程的稳定性。刀具钝化刃口可以是对称的,也可以是非对称的。通过建模软件SolidWorks建立不同形状因子的非对称刃口二维模型,采用切削仿真软件ThirdWave建立硬质合金刀具钝化非对称刃口对铣削45钢过程的有限元模型,分析形状因子对温度场的分布规律,揭示刀具钝化非对称刃口对切削温度的影响规律,研究结果对于实现刀具钝化刃口优化,提高加工水平具有重要意义。

刀具钝化非对称刃口形状因子是影响温度场与应力场的重要因素之一,而形状因子会改变刃口处的分流点高度、剪切角以及实际切削负前角,在彼此相互作用下使温度场与应力场发生变化。采用三维软件SolidWorks建立不同形状因子的硬质合金刀具模型,通过有限元软件AdvantEdge建立刀具非对称刃口钝化铣削45钢的仿真模型,研究不同形状因子对温度场与应力场的影响规律。结果表明:随着形状因子的增大,最高切削温度增加,而最高应力区域面积呈现先增大后减小的趋势。

基于磁力研磨原理,提出双磁盘磁力刀具钝化方法,并通过正交试验探究磁盘间距、磁盘转速、刀具转速和钝化时间对刀具刃口前、后刀面钝化量的影响规律,针对钝化对刀具表面质量的影响展开研究。结果表明:采用双磁盘磁力钝化方法制备的硬质合金立铣刀表面的磨削痕迹得到了有效去除,表面粗糙度沿磨削方向由0.235μm降低至0.814μm,垂直于磨削方向由0.313μm降低至0.215μm。

刀具刃口钝化是磨粒对刀具刃口磨损的过程。刀具刃口累积能量是反应刀具刃口磨损量的重要因素,累积能量越大磨损量越大。文章基于离散元基本理论,根据刀具刃口钝化特点,采用离散元软件EDEM建立了刀具刃口钝化仿真模型,研究了钝化时间、钝化速度和钝化方向等钝化参数对刀具刃口累积能量的影响规律,为研究磨粒对刀具刃口的磨损提供依据。