微細切削加工中毛刺形成機理及控制技術研究項目摘要

以國防工業(yè)、宇航工業(yè)用微小型結(jié)構(gòu)件加工為應用背景，基于鍛鋁、不銹鋼和高溫合金等材料的微細銑削和鉆削試驗，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；研究微細切削中切屑形態(tài)、尺寸效應、切屑與工件終端面分離準則，利用切削力學和斷裂力學理論，建立微細銑削毛刺形成的數(shù)學- - 力學模型，并運用分子動力學軟件進行其數(shù)值模擬，系統(tǒng)揭示出微細切削毛刺形成及其變化的基本規(guī)律，初步實現(xiàn)毛刺尺寸與形態(tài)變化的預報；基于優(yōu)化微細切削參數(shù)和規(guī)劃刀具加工路徑等方式，開發(fā)出主動控制微細加工零件棱邊（毛刺）的技術、工藝和方法；基于VB.Net構(gòu)建微細銑削毛刺專家知識系統(tǒng)，為實現(xiàn)微小型構(gòu)件加工過程自動化提供技術支撐；進而，初步創(chuàng)立微細加工毛刺形成與控制理論，進一步豐富和發(fā)展金屬切削理論，對促進超精密加工、高速加工和其它自動化加工技術發(fā)展具有重要科學意義和廣闊應用前景。

本研究以國防工業(yè)、宇航工業(yè)用微小型結(jié)構(gòu)件加工為應用背景，系統(tǒng)開展微細切削毛刺形成及控制技術研究，主要研究工作及創(chuàng)新性成果為： 1. 基于切削實驗，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.建立微細毛刺形成模型，初步實現(xiàn)了毛刺形成的預報 利用Johnson-Cook (J- C) 強度理論，描述出工件材料Al2024-T6從低應變率到高應變率下的動態(tài)行為，進而給出了其高應力、大應變及高溫度場條件下的本構(gòu)關系。采用網(wǎng)格自適應（Arbitrary lagrangian eulerian, ALE）技術對毛刺形成進行模擬，仿真結(jié)果與實際加工基本吻合，實現(xiàn)了微細銑削毛刺形成的預報。 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 根據(jù)微細切削實驗與分析，闡述了主動控制毛刺的精度原則、效率原則和位置原則，提出了改進零件結(jié)構(gòu)設計、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和方法，為實現(xiàn)少無毛刺加工開辟了途徑。 4.制定毛刺評價標準（草案），填補了我國制造技術空白 在汲取德國、美國和日本等國標準或規(guī)范合理內(nèi)核的基礎上，參照現(xiàn)代機械加工零件表面質(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個國家標準(草案) ，填補了我國制造技術的空白。 5.初步構(gòu)建了基于網(wǎng)絡的微細毛刺專家知識系統(tǒng) 基于ASP.NET平臺，初步搭建出網(wǎng)絡化毛刺專家知識系統(tǒng)，開發(fā)出由微細毛刺質(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用的對接平臺，為實現(xiàn)主動控制毛刺提供了技術支撐。 本研究初步建立了微細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。

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理，復雜應力條件下混凝土裂縫形成和發(fā)展的機理，裂縫發(fā)展的基本力學特征與控制參數(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，建立裂縫生成及擴展的斷裂判據(jù)，給出使用條件下裂縫的預測預報方法；研制裂縫監(jiān)測光纖光柵網(wǎng)絡，實時監(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法對裂縫特性及危害程度進行診斷的新方法；采用一種新型纖維編織網(wǎng)增強高性能混凝土，對已開裂部分局部加強，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復合薄層，發(fā)展對已裂結(jié)構(gòu)有效修復的新途徑。使我們能夠在對裂縫形成與發(fā)展機理深入了解的基礎上，給出評價混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的斷裂準則和預測預報方法，提出結(jié)構(gòu)裂縫診斷、控制與修復的新方法。研究工作有重要的學術意義和普遍的工程應用價值。 2100433B

張強等編著的《沙塵暴形成機理及監(jiān)測預報和影響評估技術研究》是“十一五”國家科技支撐計劃重點項目“沙塵暴遙感監(jiān)測與預報集成技術研究”第四課題“省級沙塵暴遙感監(jiān)測預警評估與服務應用示范”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理、沙塵暴監(jiān)測方法、沙塵天氣分析、沙塵暴預測預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術價值，而且有很好的實用性，不少成果已經(jīng)在沙塵暴監(jiān)測、預報和服務中發(fā)揮著重要的作用。希望這些成果能夠為有關研究和業(yè)務單位人員及高校師生從事該領域研究工作有所幫助。

張強等編著的《沙塵暴形成機理及監(jiān)測預報和影響評估技術研究》是在“十一五”國家科技支撐計劃重點項目“沙塵暴遙感監(jiān)測與預報集成技術研究”第四課題“省級沙塵暴遙感監(jiān)測預警評估與服務應用示范”研究成果基礎上，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項目資助的有關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)生機理，監(jiān)測方法、沙塵天氣分析、沙塵預報預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術價值，而且具有較好的業(yè)務參考性和實用性，部分成果已經(jīng)應用在業(yè)務服務中，發(fā)揮出了比較好的效益?！渡硥m暴形成機理及監(jiān)測預報和影響評估技術研究》可供氣象、地理、環(huán)境、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等領域從事科學研究和業(yè)務技術服務的專業(yè)人員、管理人員及高校的教師和研究生參考。