减速器箱体轴孔切削过程变形的有限元分析

箱体类零件孔加工是机械加工的普遍性问题，对保证机械系统的装配质量及机器性能有着较大的影响，由于加工过程中刀具的移动和切屑的剥落，使其成为结构不断变化情况下和力热共同作用下的变形分析问题。本文依据非线性结构有限元分析和瞬态热分析有限元理论，在大型有限元分析软件ANSYS环境下针对箱体孔加工过程变形的工程问题，以三维参数化设计加工工件的几何模型和力学模型，分析了在切削力和切削热共同作用下得到加工过程变形结果，采用单元死活技术和参数法循环加载技术模拟整个切削加工过程，得到误差敏感方向的变形及其它方向的变形和总变形及变形趋势，所得结果揭示全面准确的变形规律，该结果对加工过程质量控制具有现实得意义。     

挤吹线缆架结构优化设计

针对挤吹线缆架抗支撑能力不足、使用过程中产品变形量大等问题，课题组对含不同加强筋结构的挤吹线缆架在支撑载荷作用下的力学性能进行了数值仿真研究。利用UG（Unigraphics NX）软件建立了2种挤吹线缆架的有限元模型，在受力面上设计了2种不同的加强筋结构；采用正交试验法设计L9(4)正交表对其主要设计参数进行优化分析；仿真计算了挤吹线缆架在支撑载荷下的响应，比较分析了2种不同模型下的应力分布。实验结果表明加强筋的脱模斜度对产品变形量的影响最大，受力面加强筋的角度对产品所受应力的影响最大。加强筋设计为凸起结构时更利于实际生产及产品的使用。     

基于响应面法的螺纹接头快速连接器分瓣内螺纹片优化设计

螺纹接头快速连接器在工作过程中，分瓣内螺纹片结构的变形会使O形圈密封端面间隙增大，降低连接器的密封性能。课题组提出了以减小分瓣内螺纹片的最大变形量和等效应力的同时最小化结构质量为优化目标的结构优化设计方法，通过拉丁超立方试验设计方法选取试验设计点，建立分瓣内螺纹片设计变量与质量、最大变形量和最大应力的二阶响应面模型；采用多目标遗传算法优化求解出Pareto最优解集，并通过设计变量灵敏度分析对最优解进行修约。结果表明：当结构质量仅增加6.16%时，结构最大变形量减小了35.75%，最大应力减小了29.7%。该设计方法以结构质量的微幅增大实现了最大变形量与应力的大幅减小，优化效果显著。     

基于刀具跳动的非可展直纹面侧铣加工刀位优化方法

在非可展直纹面的侧铣加工过程中，曲面的非可展的特性会影响加工后零件的表面质量。尤其在铣削软材料工件非可展直纹面时，刀具跳动是零件表面加工误差增大的新因素。针对这一问题，课题组提出了一种基于刀具跳动的非可展直纹面侧铣加工刀位优化方法。首先构建了刀具跳动下的误差度量函数；随后通过测量法得到了刀具跳动后的实际回转轮廓半径；最后在考虑刀具跳动的情况下通过单点摆动法对初始刀位进一步优化。仿真实验结果表明：在将刀具跳动因素加入非可展直纹面的误差优化模型中后，加工平均误差减小了25%，过切率减小了18.5%。该研究方法有效提高了零件的表面质量。     

薄壁零件加工工艺研究

针对薄壁零件刚性差,在加工过程中易发生加工变形和切削振动等问题,本文通过改变工件装夹方式,选择合适切削刀具,采用最佳切削工艺等措施,实现了薄壁零件的高速切削。这种加工技术生产效率高,加工表面质量好,环境污染小,符合现代绿色加工的发展趋势。     

弧面凸轮的行星式磨削机理研究

磨削加工是弧面凸轮加工的一个重要工序,弧面凸轮的加工质量和精度与其密切相关。通过采用行星式磨削方 法和单侧面磨削原理,在行星式磨削装置中增加微进给机构,通过监测装置所反馈的数据,使得砂轮在磨削过程中可以 通过微进给机构增大砂轮的公转半径,实现砂轮的磨损补偿。弥补了行星式磨削方法不能在磨削时进行磨损补偿的缺 点,从而能够实现弧面凸轮的连续磨削,提高了弧面凸轮的磨削效率和磨削精度。     

新型六自由度铆孔机器人刚度特性研究

针对高端制造业对大型、薄壁及复杂曲面工件的精密、高效和柔性加工的需求，课题组设计了一种基于6 SPU并联机构的 新型步行式铆孔机器人。首先，建立了机构的位置逆解的数学模型；然后，通过螺旋理论推导出机构的雅可比矩阵，同时考虑支链的刚度系数，建立了机构的全 刚度矩阵及刚度模型；最后，对机构在静载荷作用下动平台变形进行了分析，同时分析了机构的刚度特性分布及相关参数对其的影响，并和有限元仿真结果进行 对比，验证了刚度模型的合理性。该研究为自动铆接机器人的结构优化及性能分析提供了参考依据。     

B4Cp/6061Al复合材料的热变形组织演变研究

为探究B4CP/6061Al复合材料的热变形组织演变规律，进一步优化材料的性能，课题组采用控制变量法，利用热压缩试验分别探究了在不同热变形条件(变形温度、应变速率及应变量)下B4CP/6061Al复合材料的微观组织特征。结果表明：变形温度越高，6061铝基体内部原子的热激活能增大，动态再结晶的形核速度提升，晶粒尺寸也不断增大；随着应变速率增大，复合材料发生动态再结晶的时间缩短，阻碍了晶粒的生长，不利于6061铝基体发生动态再结晶；应变量增加，复合材料的流变应力增大，提高了6061铝基体动态再结晶的形核效率。在不损害复合材料塑性的前提下提高强度和韧性的方法，对改善材料塑性成形能力和优化成形工艺（如轧制、锻造、挤压等）有借鉴意义。     

基于HyperWorks的混合动力环卫车副车架有限元分析及轻量化设计

为降低混合动力环卫车副车架质量和整车油耗,达到车辆节能减排的目的,采用CATIA建立混合动力环卫车副车架的三维模型,并导入HyperWorks中。利用HyperWorks建立副车架的应力分析有限元模型,并计算颠簸、转弯、加速3种工况下副车架的应力分布和变形量。基于静态的有限元仿真结果,以颠簸工况作为设计工况对副车架进行拓扑优化。根据得到的优化结果,提出在副车架上适当加工减重孔的轻量化设计方案,并对改进设计后的副车架进行仿真,验证方案的合理性。研究结果显示:在满足副车架强度和变形量要求的前提下,通过对副车架的轻量化设计,使副车架总质量降低12.96%,实现了轻量化的目标。     

软性磨粒流加工中约束模块的设计方法研究

针对软性磨粒流加工方法的特点提出了约束模块的设计目标、设计方法。以最简单的约束模块结构为研究对象,利用Realizable κε湍流模型和Mixture两相流模型对流道内流场进行仿真,并通过试验进行对比。突起结构约束模块可以有效增强突起结构对应区域流速和动压力,试验工件表面在突起结构对应区域光洁度得到明显提高。 