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聚酰亚胺的冷风微量润滑辅助切削工艺

上海交通大学学报 2022年第6期56卷 784-793页

作者：曹拯雷学林张航蔡晓江华东理工大学机械与动力工程学院上海200237 上海航天控制技术研究所上海201109

研究了冷风微量润滑辅助的多孔聚酰亚胺材料切削加工性能,并探讨了切削加工工艺参数对多孔材料切削加工效果(切削力、表面加工质量及含油率)的影响规律.结果表明,相较于干切削和低温冷风切削,冷风微量润滑切削的切削温度及已加工表面粗... 详细信息

研究了冷风微量润滑辅助的多孔聚酰亚胺材料切削加工性能,并探讨了切削加工工艺参数对多孔材料切削加工效果(切削力、表面加工质量及含油率)的影响规律.结果表明,相较于干切削和低温冷风切削,冷风微量润滑切削的切削温度及已加工表面粗糙度最低,多孔流道损伤最小.切削深度和进给量分别是对铣削力和表面粗糙度影响最大的因素.切屑毛边、撕裂等缺陷是导致表面粗糙度增大的主要因素.工件表面存在的拉丝、微裂纹、堆叠及微小碎屑附着等缺陷是材料含油率及输油率降低的根本原因.正交实验获得冷风微量润滑辅助条件下多孔聚酰亚胺材料最优加工参数:切削速度v_(c)=(85±5)mm/min,进给量f_(z)=(0.28±0.02)mm/r,切削深度a_(p)=(0.8±0.1)mm.冷风微量润滑切削技术可以实现多孔聚酰亚胺材料的低损伤加工,获得高含油率及高输油率的保持架产品.

关键词：聚酰亚胺冷风微量润滑铣削低损伤加工工艺含油率

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磨削参数对工件表面形貌及其摩擦性能的影响

上海交通大学学报 2018年第5期52卷 575-581页

作者：陈实张执南蔡晓江魏新生上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海航天控制技术研究所上海201109

为了实现基于磨削参数预测工件的摩擦性能,并减少测量真实表面形貌和开展摩擦磨损试验等环节,在考虑砂轮磨粒切削刃与工件运动干涉的条件下,结合单点金刚石修整和参数设定建立了磨削后的工件表面形貌模型,并利用混合润滑雷诺方程分析不... 详细信息

为了实现基于磨削参数预测工件的摩擦性能,并减少测量真实表面形貌和开展摩擦磨损试验等环节,在考虑砂轮磨粒切削刃与工件运动干涉的条件下,结合单点金刚石修整和参数设定建立了磨削后的工件表面形貌模型,并利用混合润滑雷诺方程分析不同磨削形貌下的压力分布及摩擦系数.同时,以机床导轨磨削平面的润滑特性为例验证了所建模型的有效性.结果表明,当磨削表面上、下纹理方向夹角均为0°时,摩擦副的摩擦系数最大.

关键词：磨削表面形貌混合润滑摩擦性能

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碳纤维复合材料超声扫描分层检测及评价方法

航空学报 2016年第11期37卷 3512-3519页

作者：魏莹莹安庆龙蔡晓江陈明上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海航天控制技术研究所上海201109

由于碳纤维增强复合材料(CFRP)具有各向异性的特点,在其钻削加工中极易形成分层、撕裂以及毛刺等加工缺陷,而分层对碳纤维层合板构件的性能影响最大,因而建立一套准确的针对分层缺陷的检测、描述以及评价方法对层合结构碳纤维复合材料... 详细信息

由于碳纤维增强复合材料(CFRP)具有各向异性的特点,在其钻削加工中极易形成分层、撕裂以及毛刺等加工缺陷,而分层对碳纤维层合板构件的性能影响最大,因而建立一套准确的针对分层缺陷的检测、描述以及评价方法对层合结构碳纤维复合材料的有效应用具有重大意义。从分层缺陷的形成机理出发,通过对现有分层缺陷的检测以及评价体系的分析,提出了基于高频超声扫描显微镜(SAM)来进行分层缺陷检测评价的三维体积分层因子评价方法,并针对T800/X850碳纤维单向层合板对该方法进行了定征试验,最后通过对实际加工孔的分层缺陷的评价,综合对比了三维体积分层因子评价方法与传统评价方法的应用效果。结果表明:分层缺陷是由力热耦合引起的层间粘结失效,出口处更为严重;用超声扫描显微镜检测分层,可检测不少于8层的碳纤维复合材料,至少可以清晰表达5层的内部分层特征;分层会发生隔层传播,并且两个相邻铺层为同向的层间结合强度最好,不易产生隔层传播;三维体积分层因子可以更准确清晰地评价复合材料层合结构的内部缺陷。

关键词：碳纤维增强复合材料钻孔缺陷分层机理高频超声扫描显微镜分层因子

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梁结构振动问题的边界元法解析

农业机械学报 2008年第7期39卷 178-182,193页

作者：韩旭炤黄玉美张永贵蔡晓江西安理工大学机械与精密仪器工程学院

针对梁结构振动在工程应用中的问题,以梁元件的弯曲振动为例,从梁元件弯曲振动的控制微分方程出发,推导了梁元件弯曲振动的边界元法解析公式,提出了局部区间步长细化的频率扫描方法,利用Matlab软件编制了梁元件振动问题求解的边界元法... 详细信息

针对梁结构振动在工程应用中的问题,以梁元件的弯曲振动为例,从梁元件弯曲振动的控制微分方程出发,推导了梁元件弯曲振动的边界元法解析公式,提出了局部区间步长细化的频率扫描方法,利用Matlab软件编制了梁元件振动问题求解的边界元法解析程序,最后给出了梁元件振动问题求解的相关算例。结果表明,边界元法对梁结构进行动态分析方便简单,局部区间步长细化频率扫描方法比常规扫描方法高效准确。

关键词：梁结构振动分析动态特性边界元法频率扫描

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3-RPS并联机构运动学标定方法的研究

仪器仪表学报 2012年第3期33卷 568-574页

作者：高峰李艳黄玉美杨新刚蔡晓江西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

针对六轴混联机床中因3-RPS并联机构结构参数误差引起的精度问题,分析了影响3-RPS并联机构几何精度的误差因素,给出了并联机构的误差模型;基于影响并联机构定平台运动精度较大的几何误差参数;建立了运动学标定模型。采用阻尼最小二乘法... 详细信息

针对六轴混联机床中因3-RPS并联机构结构参数误差引起的精度问题,分析了影响3-RPS并联机构几何精度的误差因素,给出了并联机构的误差模型;基于影响并联机构定平台运动精度较大的几何误差参数;建立了运动学标定模型。采用阻尼最小二乘法,经多次优化迭代实现了利用一组测量数据完成非线性超越矛盾标定方程组的求解。利用激光干涉仪完成了标定用数据的测量,通过3-RPS并联机构运动学逆解和各铰链的几何标定参数,得到动平台的实际位姿。通过对标定前后的Z轴定位精度的检测及实际零件加工试验,验证了3-RPS并联机构运动学标定模型和方法的正确性和有效性。

关键词： 3-RPS并联机构几何误差标定模型优化迭代

碳纤维增强复合材料单向层合板直角自由切削热特性试验

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复合材料学报 2015年第5期32卷 1469-1479页

作者：文亮姜丽萍张烘州蔡晓江安庆龙陈明上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海飞机制造有限公司上海200436

为揭示碳纤维增强复合材料(CFRP)切削温度与切削要素之间的关系,采用直角自由切削对CFRP单向层合板进行了切削试验,并采用OMEGA-0.05mm高灵敏K型热电偶对切削温度进行测量,讨论了切削参数、刀具几何参数及材料参数对切削温度的影响。结... 详细信息

为揭示碳纤维增强复合材料(CFRP)切削温度与切削要素之间的关系,采用直角自由切削对CFRP单向层合板进行了切削试验,并采用OMEGA-0.05mm高灵敏K型热电偶对切削温度进行测量,讨论了切削参数、刀具几何参数及材料参数对切削温度的影响。结果表明:对切削温度的影响程度由高到低的参数依次为切削速度、切削厚度、刀具后角和钝圆半径,切削参数对温度的影响效应不受纤维方向角的影响;不同于金属材料,CFRP纤维方向角对切削温度影响突出,顺纤维方向上的切削温度明显高于逆纤维方向上的,切削温度在θ=90°时达到最大值,且为θ=0°时的2倍;CFRP切削回弹对刀具后刀面与已加工表面的接触状况影响较大,从而影响切削温度,加剧了切削温度的各向异性特征,且第3变形区切削热对切削温度影响突出;CFRP切削温度范围窄,最大切削温度在300℃左右,将导致切削质量对温度变化更为敏感。

关键词：各向异性碳纤维增强复合材料纤维方向角切削温度刀具几何参数

高强度碳纤维增强复合材料层合板的钻削制孔过程及其缺陷形成分析

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南京航空航天大学学报 2014年第5期46卷 667-674页

作者：陈明邱坤贤秦声王呈栋蔡晓江上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

单向层合结构的高强度碳纤维增强树脂基复合材料已逐渐发展成为航空承力结构件的主要材料,相关的切削加工需求也越来越多。由于显著的各向异性,单向层合结构的碳纤维复合材料易在切削加工中形成缺陷,难切削加工性明显。针对T800级高强度... 详细信息

单向层合结构的高强度碳纤维增强树脂基复合材料已逐渐发展成为航空承力结构件的主要材料,相关的切削加工需求也越来越多。由于显著的各向异性,单向层合结构的碳纤维复合材料易在切削加工中形成缺陷,难切削加工性明显。针对T800级高强度CFRP单向层合材料开展直角自由切削试验,研究其在切削过程中的切削力和切削热随纤维方向角的变化产生的各向异性行为。针对制孔刀具三尖钻和八面钻开展CFRP层合板的钻削制孔试验,研究了三尖钻和八面钻的具体钻削过程中切削力、扭矩和切削温度的变化规律及其对钻削缺陷形成的影响。此外,对钻削制孔形成的孔壁加工表面进行分析,得到了典型孔壁缺陷的形貌照片并分析其形成原因。

关键词：碳纤维增强复合材料各向异性切削力切削温度表面形貌

航空高强度碳纤维单向层合结构复合材料在切削过程中的各向异性行为研究

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南京航空航天大学学报 2014年第5期46卷 684-693页

作者：蔡晓江邱坤贤王呈栋明伟伟安庆龙陈明上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

单向层合结构的高强度碳纤维增强树脂基复合材料已逐渐发展成为航空承力结构件的主要材料,相关的切削加工需求也越来越多。由于显著的各向异性,单向层合结构的碳纤维复合材料易在切削加工中形成缺陷,难切削加工性明显。采用直角自由切... 详细信息

单向层合结构的高强度碳纤维增强树脂基复合材料已逐渐发展成为航空承力结构件的主要材料,相关的切削加工需求也越来越多。由于显著的各向异性,单向层合结构的碳纤维复合材料易在切削加工中形成缺陷,难切削加工性明显。采用直角自由切削试验的方法,得到了T700航空高强度碳纤维单向层合结构复合材料在不同纤维方向角下的切削力、切削比能、切削温度、切削加工表面。基于试验结果讨论了碳纤维单向层合材料在切削过程中力热行为的各向异性,得到了不同切削参数条件下的切削比能图谱以及碳纤维复合材料的切削热源和传导模型。通过扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)分析了典型切削加工表面的特征,得到了不同纤维方向下的表面形成规律。

关键词：碳纤维增强复合材料正交切削各向异性切削力切削温度表面形貌

高强度型T800S/250F CFRP的制孔缺陷研究

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制造技术与机床 2013年第3期 97-101页

作者：徐锦泱蔡晓江魏莹莹安庆龙陈明上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

为了研究T800S/250F CFRP的制孔缺陷,采用CVD涂层麻花钻和CVD涂层匕首钻进行了钻削实验。结果表明:进给率(f)的增大将加剧制孔表面的毛刺缺陷和分层损伤;高速、低进给钻削能够有效地提高制孔出口表面质量,减小毛刺缺陷和分层损伤;与CVD... 详细信息

为了研究T800S/250F CFRP的制孔缺陷,采用CVD涂层麻花钻和CVD涂层匕首钻进行了钻削实验。结果表明:进给率(f)的增大将加剧制孔表面的毛刺缺陷和分层损伤;高速、低进给钻削能够有效地提高制孔出口表面质量,减小毛刺缺陷和分层损伤;与CVD涂层麻花钻相比,CVD涂层匕首钻能够获得更小的制孔表面缺陷(毛刺和分层损伤),具有更优异的制孔性能,更适合高强度型T800S/250F的钻削加工。

关键词：碳纤维增强复合材料(CFRP) 钻削加工毛刺出口分层