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高强度金属棒料精密剪切分离技术研究进展

塑性工程学报 2024年第5期31卷 1-10页

作者：董渊哲刘柏扬赵升吨朱成成孟德安长安大学工程机械学院陕西西安710064 西安交通大学机械工程学院陕西西安710049 长安大学汽车学院陕西西安710064

金属棒料切断分离的下料工序是大多数机械零件成形制造的第1道工序。传统冲床剪切和带锯锯切的工艺方法由于存在不同程度的切断力大、断面质量差、生产效率低和材料浪费等问题,难以适用于中大直径的高强度金属棒料的高效精密切断。依据... 详细信息

金属棒料切断分离的下料工序是大多数机械零件成形制造的第1道工序。传统冲床剪切和带锯锯切的工艺方法由于存在不同程度的切断力大、断面质量差、生产效率低和材料浪费等问题,难以适用于中大直径的高强度金属棒料的高效精密切断。依据剪切下料的锻压设备类型及加载速度,将处于研究及推广状态的高强度金属棒料的精密剪切分离技术分为低速和高速两类,从工艺原理、设备类型、断面质量以及剪切效率等方面对不同精密剪切分离技术进行了探讨。相比于传统下料技术,高速精密剪切分离技术切断效率及断面精度更高,并提出了该技术进一步的研究方向。

关键词：精密剪切金属棒料高强度断面质量

面向神经工效学的触控显示系统人机交互评价方法

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西安交通大学学报 2014年第5期48卷 123-128页

作者：董渊哲李晓玲姚磊姜颖西安交通大学机械工程学院西安710049

为了评价触控显示系统的人机交互工效,发展了一种面向神经工效学的多元评价方法,通过认知负荷和交互效率2个大方面、4个小指标(θ波功率、近似熵、误判率、反应间隔时间)进行多元评价。以座舱仪表界面为例设计了触控和操控2组对比实验,... 详细信息

为了评价触控显示系统的人机交互工效,发展了一种面向神经工效学的多元评价方法,通过认知负荷和交互效率2个大方面、4个小指标(θ波功率、近似熵、误判率、反应间隔时间)进行多元评价。以座舱仪表界面为例设计了触控和操控2组对比实验,记录并分析操作者脑电信号及行为表现。分析结果表明:随着任务难度增大,误判率逐渐增大,同时θ波功率和近似熵整体逐渐增加,相关系数均大于0.5;触控实验中双手比单手操控交互效率更高,误判率和间隔时间平均降低15.3%、6.3%;触控式显示系统比模拟式系统认知负荷程度更低,θ波功率和近似熵平均降幅达24.7%和15.7%,交互效率更高,误判率和间隔时间平均降低69.9%和37.2%,表明触控式显示系统更具优势。

关键词：神经工效学触控人机交互评价

40Cr圆棒低应力剪切的激光旋切环形槽理论与试验研究

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西安交通大学学报 2016年第11期50卷 121-128页

作者：董渊哲赵升吨崔敏超霍权任芋见西安交通大学机械工程学院西安710049

针对传统剪切工艺存在的断面质量差、精度低等问题,提出了一种用于金属圆棒低应力剪切的激光旋切环形槽方法,并以40Cr圆棒为例,建立了40Cr圆棒激光旋切环形槽的数学模型;利用L25(56)正交试验对激光器参数(峰值功率Pk、脉宽τ、脉冲频率f... 详细信息

针对传统剪切工艺存在的断面质量差、精度低等问题,提出了一种用于金属圆棒低应力剪切的激光旋切环形槽方法,并以40Cr圆棒为例,建立了40Cr圆棒激光旋切环形槽的数学模型;利用L25(56)正交试验对激光器参数(峰值功率Pk、脉宽τ、脉冲频率f)和加工参数(加工转速n、离焦量s、重复圈数N)等影响因素进行了研究,通过方差及槽型分析得到了各影响因素的主次关系及最优工艺参数范围,并对采用最优工艺参数旋切环形槽的40Cr棒料进行了剪切试验。研究结果表明:影响40Cr圆棒激光旋切环形槽深度h的各因素的主次顺序为N、s、Pk、f、τ、n,其中N和s的F值分别为11.925和5.268,大于F的临界值4.11,具有显著影响;最优工艺参数范围为峰值功率Pk≥9.6kW,脉宽τ≥0.3ms,重复圈数3≤N≤10,加工转速10r/min≤n≤25r/min,离焦量s=0mm;40Cr圆棒激光旋切环形槽的理论深度和试验深度的误差平方和为0.112mm2,表明理论槽深的计算公式误差小、准确度高;应用该技术的40Cr圆棒剪切断面平整,断面倾斜度仅为0.3°,比传统剪切工艺的精度提高了12倍以上,剪切质量公差仅为0.35%,比传统剪切工艺的精度提高了6倍以上。

关键词：金属圆棒激光旋切低应力剪切环形槽

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振动辅助塑性成形工艺及机理的研究进展

锻压技术 2022年第4期47卷 1-13页

作者：孟德安朱成成董渊哲赵升吨长安大学汽车学院陕西西安710064 长安大学工程机械学院陕西西安710064 西安交通大学机械工程学院陕西西安710049

振动辅助塑性成形技术是近年来振动利用工程在塑性成形领域发展起来的一门新兴边缘交叉学科,振动场与塑性力场的耦合能产生诸如材料流动应力下降的体积效应和接触面摩擦力降低的表面效应。综述了振动辅助拉拔、拉深、挤压、轧制等成形... 详细信息

振动辅助塑性成形技术是近年来振动利用工程在塑性成形领域发展起来的一门新兴边缘交叉学科,振动场与塑性力场的耦合能产生诸如材料流动应力下降的体积效应和接触面摩擦力降低的表面效应。综述了振动辅助拉拔、拉深、挤压、轧制等成形工艺原理,分析了4种典型塑性成形工艺在振动场下的宏观表现、工艺特点和研究进展。在此基础上,围绕应力叠加效应、振动软化效应、振动残余效应,对振动辅助塑性成形机理方面的研究进行了总结;基于振动减摩和振动场下摩擦模型,对振动辅助塑性成形在界面摩擦行为方面的研究进行了分析;最后,对振动辅助塑性成形技术的发展前景进行了展望。

关键词：振动辅助塑性成形应力叠加效应振动软化效应振动残余效应振动减摩界面摩擦

汽车发动机用连杆裂解工艺及设备的合理性探讨

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机床与液压 2016年第5期44卷 33-37页

作者：董渊哲赵升吨张超孟德安西安交通大学机械工程学院陕西西安710049

连杆是发动机上的重要零件,其加工工艺及设备是发动机制造业发展水平的重要标志。对比传统发动机连杆制造工艺,阐述了剖分式连杆裂解的机制及过程,根据核心加工技术的不同对近年来国内外主要裂解工艺及设备进行了研究和分类,分析了包括... 详细信息

连杆是发动机上的重要零件,其加工工艺及设备是发动机制造业发展水平的重要标志。对比传统发动机连杆制造工艺,阐述了剖分式连杆裂解的机制及过程,根据核心加工技术的不同对近年来国内外主要裂解工艺及设备进行了研究和分类,分析了包括芯轴胀式裂解、液压活塞式、水平滑块式等机械式裂解加工设备的原理及特点,并对复合铸造裂解、热处理(或冷冻)辅助裂解和疲劳拉伸裂解等新型裂解加工方法进行了合理性探讨。

关键词：发动机连杆裂解工艺加工设备

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低应力疲劳裂纹可控式精密分离技术

塑性工程学报 2020年第12期27卷 1-8页

作者：赵升吨任芋见杨昌群董渊哲王永飞王伟西安交通大学机械工程学院陕西西安710049 中国石化销售股份有限公司华南分公司广东广州510620 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室浙江杭州310027 西安航天动力研究所陕西西安710100

金属棒、管料下料工艺被广泛应用于装备制造业、汽车工业、航天工业和轴承工业。传统棒、管料下料技术存在生产效率低、材料利用率低和断面质量差等缺点。为实现"既平又快"的精密下料,提出低应力疲劳裂纹可控式精密分离技术。总结了低... 详细信息

金属棒、管料下料工艺被广泛应用于装备制造业、汽车工业、航天工业和轴承工业。传统棒、管料下料技术存在生产效率低、材料利用率低和断面质量差等缺点。为实现"既平又快"的精密下料,提出低应力疲劳裂纹可控式精密分离技术。总结了低应力疲劳裂纹可控式精密分离技术的原理,针对应用该技术的6种相关工艺在工作原理、装备设计、下料效率、断面质量、适用范围及工艺优缺点等方面进行了探讨。最后总结出低应力疲劳裂纹可控式精密分离技术适用于直径为Φ2~Φ70 mm的棒、管料下料。相比于传统下料技术,低应力疲劳裂纹可控式精密分离技术下料效率高、断面倾斜度小、精度高。提出了该技术进一步研究的方向。

关键词：低应力疲劳裂纹下料效率断面质量精密分离技术

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开槽方法对低应力精密下料工艺的影响

锻压技术 2017年第10期42卷 62-68页

作者：崔敏超赵升吨孙红星陈超董渊哲西安交通大学机械工程学院陕西西安710049 郑州机械研究所锻压工程技术中心河南郑州450001

介绍了棒管料低应力精密下料工艺的原理及设备结构,为分析不同加工方法预制的V型槽对低应力精密下料工艺的影响,分别采用车削、铣削和激光3种开槽方法在304不锈钢厚壁无缝管上预制了相同深度的V型槽,并在低应力下料设备上开展了下料试验... 详细信息

介绍了棒管料低应力精密下料工艺的原理及设备结构,为分析不同加工方法预制的V型槽对低应力精密下料工艺的影响,分别采用车削、铣削和激光3种开槽方法在304不锈钢厚壁无缝管上预制了相同深度的V型槽,并在低应力下料设备上开展了下料试验,得到了对应于不同开槽方法的下料时间和断面质量。试验结果表明:下料效率方面,铣削>车削>激光;断面质量方面,激光>车削>铣削。通过扫描电子显微镜对3种V型槽底部进行观察,获得了不同开槽方法下V型槽底部的表面形貌,揭示了V型槽的表面质量和热影响区对低应力下料过程中初始裂纹萌生的影响,分析了不同开槽方法时下料断面上撕裂区的产生原因。试验结果对低应力精密下料工艺开槽方法的选择具有参考价值。

关键词：开槽方法低应力精密下料铣削车削激光加工 V型槽

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厚壁金属管料高速精密剪切新工艺及数值模拟

精密成形工程 2022年第7期14卷 36-43页

作者：董渊哲朱成成孟德安常鸣赵升吨长安大学工程机械学院西安710064 长安大学汽车学院西安710064 西安交通大学机械工程学院西安710049

目的解决厚壁金属管料传统下料工艺过程中切断效率低、断面质量差等问题。方法创新性地将管料表层批量预制环形槽、5~10m/s高速剪切、管料内壁芯轴支撑3种方式有机融合,提出高速精密剪切新工艺,建立厚壁42CrMo管料高速剪切断裂有限元... 详细信息

目的解决厚壁金属管料传统下料工艺过程中切断效率低、断面质量差等问题。方法创新性地将管料表层批量预制环形槽、5~10m/s高速剪切、管料内壁芯轴支撑3种方式有机融合,提出高速精密剪切新工艺,建立厚壁42CrMo管料高速剪切断裂有限元模型,研究不同工艺方法对管料剪切断裂力学行为的影响。结果提出的新工艺不仅显著提高了剪切效率,还有效约束了剪切过程中的管壁塌陷,得到的管料断面平整光滑,最大变形量由4.7 mm减小为0.6 mm;此外,最大剪切载荷有效降低了33.6%,剪切断裂能量显著降低了79.7%。结论提出的新工艺具有高效、精密与低能耗的优势。

关键词：厚壁管料精密剪切高速数值模拟

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低频振动对塑性成形表面微观形貌的影响

精密成形工程 2022年第7期14卷 51-57页

作者：孟德安郭钿祥朱成成董渊哲赵升吨长安大学汽车学院西安710064 长安大学工程机械学院西安710064 西安交通大学机械工程学院西安710049

目的通过对塑性成形界面施加纵向和法向低频振动,探究不同振动参数对成形过程中表面质量的影响规律。方法采用自主设计的低频振动发生器完成纵向振动作用下的摩擦实验和法向振动作用下的压缩实验,统计材料表面变形区域的平均粗糙度,... 详细信息

目的通过对塑性成形界面施加纵向和法向低频振动,探究不同振动参数对成形过程中表面质量的影响规律。方法采用自主设计的低频振动发生器完成纵向振动作用下的摩擦实验和法向振动作用下的压缩实验,统计材料表面变形区域的平均粗糙度,评价成形质量。结果在干摩擦条件下,不同频率(0~50 Hz)的纵向小振幅(0.1mm)振动有利于提高成形界面的表面质量,变形区域的表面粗糙度与频率成反比,但是较大振幅(0.4 mm)的纵向振动会增加接触面的材料磨损,降低表面质量;不同频率(0~50 Hz)和不同振幅(0~0.4 mm)的法向振动均有利于提高干摩擦成形界面的表面质量,在0.2 mm振幅条件下表面粗糙度下降最为明显,振幅超过0.2mm后,增加振幅对提升表面质量的影响不明显。结论低频振动对成形界面微观形貌影响较大,合理优化低频振动工艺参数可显著提高成形界面的表面质量。

关键词：低频振动塑性成形微观形貌