微細(xì)切削加工中毛刺形成機(jī)理及控制技術(shù)研究

本研究以國防工業(yè)、宇航工業(yè)用微小型結(jié)構(gòu)件加工為應(yīng)用背景，系統(tǒng)開展微細(xì)切削毛刺形成及控制技術(shù)研究，主要研究工作及創(chuàng)新性成果為： 1. 基于切削實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)揭示出毛刺形成與變化基本規(guī)律 在瑞士產(chǎn)五軸加工中心（Mikron UCP800Duro）上，選用硬質(zhì)合金微細(xì)立銑刀切削6061鍛鋁和鋁合金AlSi9Cu3等，研究了切削用量、刀具幾何參數(shù)、刀面形態(tài)等對毛刺形成與變化的影響，發(fā)現(xiàn)了毛刺與虧缺形成經(jīng)歷的5個階段，揭示出毛刺形成與變化的規(guī)律。 2.建立微細(xì)毛刺形成模型，初步實(shí)現(xiàn)了毛刺形成的預(yù)報 利用Johnson-Cook (J- C) 強(qiáng)度理論，描述出工件材料Al2024-T6從低應(yīng)變率到高應(yīng)變率下的動態(tài)行為，進(jìn)而給出了其高應(yīng)力、大應(yīng)變及高溫度場條件下的本構(gòu)關(guān)系。采用網(wǎng)格自適應(yīng)（Arbitrary lagrangian eulerian, ALE）技術(shù)對毛刺形成進(jìn)行模擬，仿真結(jié)果與實(shí)際加工基本吻合，實(shí)現(xiàn)了微細(xì)銑削毛刺形成的預(yù)報。 3.基于刀具參數(shù)和切削路徑優(yōu)化，開發(fā)出主動控制毛刺技術(shù) 根據(jù)微細(xì)切削實(shí)驗(yàn)與分析，闡述了主動控制毛刺的精度原則、效率原則和位置原則，提出了改進(jìn)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計、調(diào)整刀具參數(shù)、優(yōu)化加工工藝和切削路徑等主動控制毛刺的技術(shù)和方法，為實(shí)現(xiàn)少無毛刺加工開辟了途徑。 4.制定毛刺評價標(biāo)準(zhǔn)（草案），填補(bǔ)了我國制造技術(shù)空白 在汲取德國、美國和日本等國標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范合理內(nèi)核的基礎(chǔ)上，參照現(xiàn)代機(jī)械加工零件表面質(zhì)量的要求，將毛刺精度分為12級，采用毛刺高度和厚度兩個參數(shù)綜合評價毛刺。依托國家刀具檢測技術(shù)中心，提出了“切削加工毛刺檢測方法”和“毛刺評價方法”2個國家標(biāo)準(zhǔn)(草案) ，填補(bǔ)了我國制造技術(shù)的空白。 5.初步構(gòu)建了基于網(wǎng)絡(luò)的微細(xì)毛刺專家知識系統(tǒng) 基于ASP.NET平臺，初步搭建出網(wǎng)絡(luò)化毛刺專家知識系統(tǒng)，開發(fā)出由微細(xì)毛刺質(zhì)量知識庫、數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫組成的毛刺知識專家系統(tǒng)，搭建出毛刺理論研究與工程應(yīng)用的對接平臺，為實(shí)現(xiàn)主動控制毛刺提供了技術(shù)支撐。 本研究初步建立了微細(xì)加工毛刺形成與控制理論，圓滿完成了課題研究計劃確定的各項任務(wù)。

以國防工業(yè)、宇航工業(yè)用微小型結(jié)構(gòu)件加工為應(yīng)用背景，基于鍛鋁、不銹鋼和高溫合金等材料的微細(xì)銑削和鉆削試驗(yàn)，研究毛刺的形態(tài)及特征，確定其主要特征參數(shù)及其分類方法，構(gòu)建微小型結(jié)構(gòu)件棱邊（毛刺）質(zhì)量的評價體系及方法；研究微細(xì)切削中切屑形態(tài)、尺寸效應(yīng)、切屑與工件終端面分離準(zhǔn)則，利用切削力學(xué)和斷裂力學(xué)理論，建立微細(xì)銑削毛刺形成的數(shù)學(xué)- - 力學(xué)模型，并運(yùn)用分子動力學(xué)軟件進(jìn)行其數(shù)值模擬，系統(tǒng)揭示出微細(xì)切削毛刺形成及其變化的基本規(guī)律，初步實(shí)現(xiàn)毛刺尺寸與形態(tài)變化的預(yù)報；基于優(yōu)化微細(xì)切削參數(shù)和規(guī)劃刀具加工路徑等方式，開發(fā)出主動控制微細(xì)加工零件棱邊（毛刺）的技術(shù)、工藝和方法；基于VB.Net構(gòu)建微細(xì)銑削毛刺專家知識系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)微小型構(gòu)件加工過程自動化提供技術(shù)支撐；進(jìn)而，初步創(chuàng)立微細(xì)加工毛刺形成與控制理論，進(jìn)一步豐富和發(fā)展金屬切削理論，對促進(jìn)超精密加工、高速加工和其它自動化加工技術(shù)發(fā)展具有重要科學(xué)意義和廣闊應(yīng)用前景。

本項目將研究集料和膠凝材料體系對混凝土體積變化和收縮裂縫的影響機(jī)理，復(fù)雜應(yīng)力條件下混凝土裂縫形成和發(fā)展的機(jī)理，裂縫發(fā)展的基本力學(xué)特征與控制參數(shù)，不同幾何形狀試件中裂縫尖端弱化奇異場的表征因子及其雙K斷裂參數(shù)，鋼筋的橋聯(lián)作用及鋼筋混凝土的斷裂特征，建立裂縫生成及擴(kuò)展的斷裂判據(jù)，給出使用條件下裂縫的預(yù)測預(yù)報方法；研制裂縫監(jiān)測光纖光柵網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時監(jiān)測混凝土裂縫的產(chǎn)生，確定裂縫位置，探索用混凝土電磁感應(yīng)法對裂縫特性及危害程度進(jìn)行診斷的新方法；采用一種新型纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)高性能混凝土，對已開裂部分局部加強(qiáng)，探索出對結(jié)構(gòu)裂縫無害性分散化和對裂縫控制的有效方法；研制纖維編織網(wǎng)噴射ECC復(fù)合薄層，發(fā)展對已裂結(jié)構(gòu)有效修復(fù)的新途徑。使我們能夠在對裂縫形成與發(fā)展機(jī)理深入了解的基礎(chǔ)上，給出評價混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的斷裂準(zhǔn)則和預(yù)測預(yù)報方法，提出結(jié)構(gòu)裂縫診斷、控制與修復(fù)的新方法。研究工作有重要的學(xué)術(shù)意義和普遍的工程應(yīng)用價值。 2100433B

張強(qiáng)等編著的《沙塵暴形成機(jī)理及監(jiān)測預(yù)報和影響評估技術(shù)研究》是“十一五”國家科技支撐計劃重點(diǎn)項目“沙塵暴遙感監(jiān)測與預(yù)報集成技術(shù)研究”第四課題“省級沙塵暴遙感監(jiān)測預(yù)警評估與服務(wù)應(yīng)用示范”的主要成果之一。收錄了課題組及其合作者受本課題或其他相關(guān)項目資助完成的30篇沙塵暴方面的研究論文，內(nèi)容涵蓋了沙塵暴形成機(jī)理、沙塵暴監(jiān)測方法、沙塵天氣分析、沙塵暴預(yù)測預(yù)報以及沙塵影響評估5方面。這些成果不僅具有較高的理論水平和學(xué)術(shù)價值，而且有很好的實(shí)用性，不少成果已經(jīng)在沙塵暴監(jiān)測、預(yù)報和服務(wù)中發(fā)揮著重要的作用。希望這些成果能夠?yàn)橛嘘P(guān)研究和業(yè)務(wù)單位人員及高校師生從事該領(lǐng)域研究工作有所幫助。

張強(qiáng)等編著的《沙塵暴形成機(jī)理及監(jiān)測預(yù)報和影響評估技術(shù)研究》是在“十一五”國家科技支撐計劃重點(diǎn)項目“沙塵暴遙感監(jiān)測與預(yù)報集成技術(shù)研究”第四課題“省級沙塵暴遙感監(jiān)測預(yù)警評估與服務(wù)應(yīng)用示范”研究成果基礎(chǔ)上，從課題組或合作者近期發(fā)表或完成的本課題或其他相關(guān)項目資助的有關(guān)沙塵暴方面的研究論文中遴選出的30篇比較有代表性的論文組成。內(nèi)容主要包括沙塵暴發(fā)生機(jī)理，監(jiān)測方法、沙塵天氣分析、沙塵預(yù)報預(yù)測以及沙塵影響評估等5個方面。這些研究成果不僅具有較高的理論水平和學(xué)術(shù)價值，而且具有較好的業(yè)務(wù)參考性和實(shí)用性，部分成果已經(jīng)應(yīng)用在業(yè)務(wù)服務(wù)中，發(fā)揮出了比較好的效益?！渡硥m暴形成機(jī)理及監(jiān)測預(yù)報和影響評估技術(shù)研究》可供氣象、地理、環(huán)境、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域從事科學(xué)研究和業(yè)務(wù)技術(shù)服務(wù)的專業(yè)人員、管理人員及高校的教師和研究生參考。