对TC4钛合金进行表面超声滚压处理,分析了主轴转速、进给量、静压力、滚压次数、振幅五个因素对表面残余应力的影响,并通过正交试验进行了参数优化。试验结果表明,TC4钛合金零件在USRP处理后,表面产生较大的压应力,压应力数值与处理过程中的静压力、滚压次数、振幅呈正相关,主轴转速和进给量选取过大或过小都会使得压应力数值下降。通过正交试验和极差分析可知,在影响表面残余应力的各项因素中,静压力和滚压次数影响最为显著,并通过优水平分析,筛选出了合理的工艺参数方案。
激光束金属粉末床熔融(也称激光选区熔化,SLM)是应用广泛的一种金属增材制造(3D打印)工艺,但打印过程中常因铺粉及熔融问题导致缺陷的产生。为了提高打印质量,提出了一种基于YOLOv8s-seg模型的检测SLM 3D打印过程的方法,分析了打印过程中可能出现的各种缺陷。在3D打印过程中,系统先实时拍摄零件经激光扫描前后粉末床每层的表面(铺粉层与熔融层表面)状态,利用YOLOv8s-seg模型分析实时检测的打印过程中的铺粉层及熔融层图像,识别并定位可能的缺陷,并通过调整打印参数来改进打印质量。验证结果表明,基于YOLOv8s-seg模型的图像检测系统能够实时且高效识别缺陷,在SLM 3D打印中具有应用潜力,为提高增材制造质量提供了一种有效的解决方案。
超声骨刀是一种新型载能医疗手术器械,具有切割精准、操控性好、减少出血等技术优势。但当超声刀尖切透骨腔接触到骨腔内的神经、血管等软组织时,易对软组织造成热损伤和机械刮伤。为保证超声刀尖在切透骨组织、接触到软组织时能及时报警停止超声输出,提出一种基于特征提取的时序聚类算法的超声骨刀切割组织识别方法,以超声骨刀换能器的注入电流有效值及换能器两端电压和注入电流之间的相位差作为输入量,提取多维特征建立系统的聚类算法模型,并通过模型进行超声骨刀在皮质骨、松质骨和软组织的切割状态聚类来达到组织识别的目的;选取不同生物组织开展切割实验,通过K-means聚类算法得到如下结果:硬组织和软组织的识别准确率分别为83.1%和89.7%,平均识别准确率达到86.4%。结果表明:采用K-means聚类算法,在切割过程中能有效识别软组织,实现及时报警。
回顾了往复走丝电火花线切割在切割效率方面的发展历程,重点分析了切割效率提升的关键因素及其机理,指出切割效率的提升主要依靠提高能量实现。但实现高效切割是一项系统工程,首先,维持极间正常放电状态是高效切割的基础,其核心在于维持极间工作液具备足够的排屑动力;其次,为确保电极丝在高效切割条件下往复走丝的持久性,必须通过工作液对电极丝进行保护,以降低电极丝损耗,减少电极丝的断丝概率;再次,进电方式的改进,电极丝材质的升级等也是需考虑的要素。此外,对高效切割后工艺规律的改变进行了分析,对往复走丝电火花线切割切割效率的发展也做出了相应的预测。
针对超快激光加工大深径比孔时效率较低及孔成形困难等问题,引入超声振动技术,探讨多能场超快激光制孔质量与效率的影响规律。采用DD6单晶高温合金作为试验材料,研究不施加超声、与激光同向超声振动,以及其他方向超声振动条件下的微孔加工效果,并从孔径、孔锥度及孔壁质量等方面进行了对比分析。结果表明:激光同向超声振动可显著提高孔的加工充分性,增大出口孔径,减小锥度;与激光夹角60°方向超声振动有利于入口孔径扩展,提升效率;与激光夹角30°方向超声振动则能有效减小锥度。进一步分析,水平分量超声振动增强可拓展激光作用范围,提升入口直径,而垂直分量超声振动增强则促进出口区域材料去除,抑制锥度。此外,孔壁金相腐蚀结果验证了超声振动在保证正向作用的同时避免增加热影响区、破坏孔壁完整性。
旋转变压器的能量传输效率对于超声加工系统性能至关重要。针对目前采用漆包线绕组的原边磁芯结构存在绕制难度大与传输效率较低的技术问题,设计了一种多层PCB线圈绕组的原边磁芯结构,并借助Maxwell电磁场有限元仿真软件对设计方案进行优化分析,详细分析了不同原边磁芯角度和绕组类型对磁通密度、耦合系数与传输效率的影响规律。仿真结果表明:在原边磁芯角度为55°条件下,常规漆包线绕组原边磁芯的最大磁通密度为0.061 T,而多层PCB线圈原边磁芯的最大磁通密度为0.164 T。传输效率测试实验结果表明:在磁芯间隙为0.8 mm时,多层PCB线圈类型的传输效率相比常规绕组类型提高约5%。因此,理论仿真和测试数据验证了多层PCB线圈绕组类型的原边磁芯结构具有更好的传输性能。
系统性构建了涵盖硼酸浓度、放电脉宽、峰值电流、伺服基准电压等关键参数的Zr-4合金电火花加工参数灰色关联度法,以满足硼酸溶液中Zr-4合金电火花加工高效低损耗放电参数组合的快速优化要求。首先,搭建了由电火花主机装置、去离子水循环系统和专用试验夹具组成的试验平台,建立了该类参数的基础数据库;接着,基于该平台开展了单因素试验,研究了硼酸浓度对加工效率和电极损耗的影响;然后,基于正交试验研究了给定硼酸浓度下影响加工效率和电极损耗的关键参数,基于试验数据库构建了Zr-4合金电火花加工关键参数的灰色关联度法;最后,在试验平台上验证了所构建数学模型生成参数组合的加工效果。结果表明:经该算法优化后,电极损耗降低了26.02%、加工效率提高了13.8%,满足在核电站特定加工环境中的加工要求,为核电站乏燃料池复杂工况下Zr-4材料的高效低损耗电火花加工参数的快速生成提供了一定的理论支撑。
针对微细电火花加工机床对开放性与高精度的需求,以模块化与多线程理念设计了一种基于Python的开放式数控系统。该系统通过功能解耦划分出用户界面、运动控制及数据管理等核心模块,设计了独立的G代码解析与仿真引擎,实现了加工程序的离线校验。结果表明:该系统采用的模块化架构降低了各功能间的耦合,提高了系统的稳定性与可维护性;多线程设计分离了界面与后台控制任务,保证了系统的流畅响应,为实现高精度微细电火花加工提供了可靠的软件平台支持。
<正>《电加工与模具》是我国特种加工和模具制造领域国内外公开发行的专业性技术刊物,主要报道内容为:电火花加工、电化学/电解加工、激光及高能束加工、增材制造(3D打印)、超声加工、复合特种加工或其他特种加工以及特种加工应用于模具制造领域的设计研究成果、工艺应用技术、使用维修经验、产品开发信息和行业发展动态等。
薄壁异形孔结构在航空零部件中具有广泛应用,但异形结构对电解加工间隙内的流场均匀性带来了很大挑战,影响加工精度与稳定性。为解决梅花状异形孔结构电解加工的轮廓精度和加工稳定性,提出了离散小孔内喷供液的电解加工方法,通过单因素实验设计,分析加工电压、电解液压力和进给速度对加工精度的影响规律,获得在加工电压15 V、电解液入口压力0.5 MPa、进给速度0.24 mm/min条件下的梅花槽圆弧平均半径为3.01 mm,满足设计尺寸及表面质量要求。