工程陶瓷硬度高、脆性大,是典型的难加工材料。目前,多采用恒定压力磨削的方式进行孔加工,但孔加工时间不确定、效率低,工具磨损严重。采用新型薄壁金刚石套料钻对Al2O3工程陶瓷进行恒定进给速度孔加工试验研究,从孔口质量、轴向力、孔壁表面粗糙度以及工具磨损特性等几个方面分析了其工艺效果。结果表明,新型薄壁金刚石套料钻头可以实现工程陶瓷的恒定进给速度孔加工,并具有良好的加工质量和工具寿命。研究结果可为工程陶瓷的工程化批量孔加工提供参考。

针对目前设计的立式径向挤压制管机成型头,采用SolidWorks软件建立不同拔模斜度的成型头三维模型,运用Hypermesh软件对各模型进行前处理,通过LS-Dyna计算各成型头挤压混凝土成型的力学行为,分析了拔模斜度对混凝土最大应力和应变的影响,拟合出了拔模斜度与混凝土最大应力、应变的关系曲线,确定混凝土成型效果最佳时,成型头的拔模斜度为2.1°。在此条件下,基于数值模拟和正交实验,分析了成型头上升速度、上挤压辊顺时针旋转速度、下挤压辊与抹光环逆时针旋转速度对混凝土成型效果的影响,确定了最佳的工艺参数组合:成型头上升速度为0.1 m/s,上挤压辊顺时针旋转速度为60 r/min,下挤压辊与抹光环逆时针旋转速度为140 r/min。

针对设计的立式径向挤压制管机成型头,采用Solid Works软件建立其三维实体模型,运用Hyper Mesh软件划分网格,定义材料属性、成型头与混凝土的接触类型和工作载荷,通过LS-Dyna软件计算成型头挤压混凝土成型过程的力学行为,获得成型过程中混凝土的应力、应变分布情况,表明立式径向挤压制管机成型头已基本能够实现混凝土的挤压成型,但在成型过程的第一阶段,混凝土的最大应力值达到了其屈服强度的临界点,混凝土管易发生坍塌、裂纹等现象,仿真分析可为成型头结构的进一步改进提供理论依据。

进给系统作为数控机床的主要组成部分,其性能直接影响机床的加工精度和加工效率,对其静动态特性进行分析有着重大的意义。运用有限元方法对数控机床进给系统进行静动态特性分析,得到进给系统的静力变形云图、固有频率以及振动特性。分析结果表明:进给系统最大变形为5.6μm、最大屈服应力为2.8 MPa、安全系数达到15,均符合要求,说明系统结构刚度好,设计合理;模态分析结果为预防共振、保证加工质量提供了理论依据,有一定的工程应用价值。

针对新型轻质陶瓷材料为核心的高性能复合装甲在常规加工过程中质量差等问题,对SiC/GFRP复合装甲进行超声振动辅助制孔加工技术研究,通过改变机床主轴转速、进给速度等加工工艺参数,探究钻削力的变化。结果表明:提高主轴转速或降低进给速度,可有效减小钻削轴向力;超声振动辅助提高了制孔表面完整性,能显著改善制孔质量。