《振動輔助車銑加工仿生表面關鍵技術及機理》是依託山東大學，由張建華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：振動輔助車銑加工仿生表面關鍵技術及機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張建華
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
基於套用背景選取典型生物表面，提取其巨觀與微觀形貌特徵，通過耦合、分解與重構建立仿生表面數學模型。研究典型仿生表面的固、液、氣耦合界面作用機理，建立其性能預測模型。構建典型仿生表面的非光滑形態評價體系，結合振動輔助方式與加工參數最佳化仿生表面及其織構加工策略。分析典型仿生表面的振動輔助車銑加工運動學及動力學特性，實現仿生表面加工與材料特性的最佳匹配，獲得滿足設計要求的仿生表面。基於加工變形區及其應力場分析非均勻應變、位錯等對剪下變形應力和變形能的影響，研究材料特性、振動參數和加工工藝參數對切屑變形、加工區溫度場以及仿生表面摩擦磨損、減振降阻、吸波消音、散熱等性能的影響機制，建立仿生表面最佳化和振動輔助車銑加工技術體系，為仿生表面設計和工程套用奠定基礎。振動輔助車銑加工仿生表面技術可以解決國防軍工、航空航天、生物工程等領域的局部表面或大規模仿生表面高效率低成本加工問題，具有重要的理論和實際意義。
結題摘要
通過機械學科與生物學科相互交叉，製備仿生類表面形態與功能結構是當前表面織構加工研究領域的熱點，具有重要的理論和實際意義。基於MATLAB計算機圖像處理技術，對獲得的魚鱗狀表面進行圖像處理，並通過正弦函式對獲得的特徵參數進行曲線擬合。建立進給方向超聲振動輔助銑削表面織構加工模型，構建具有普遍適用性的刀尖軌跡閉合區域函式，明確了進給方向超聲振動輔助銑削加工出的織構表面為相互堆疊的魚鱗狀紋理表面。通過建立超聲振動輔助車削加工表面微織構理論模型，分析了刀具幾何參數、切削參數以及振幅對織構形貌和尺寸的影響。基於刀具切削刃刃形復映原理和切削干涉效應，通過空間坐標轉換和布爾運算將刀具切削刃刃形復映到加工工件切削表面，實現了對超聲振動輔助車銑加工表面的三維形貌仿真預測。分別搭建超聲振動輔助銑削和車削微織構表面加工平台，系統研究了各工藝參數對表面織構成形的規律和影響。建立了進給方向超聲振動輔助銑削加工力學模型，通過不同主軸轉速、進給速度和超聲振幅等參數下的超聲振動輔助銑削加工實驗，驗證所建立的超聲振動輔助銑削加工力學模型準確性和規律性。通過對超聲振動輔助銑削過程進行仿真，分析了織構化表面成形加工過程中的應力、應變及切削溫度等。對超聲振動輔助車銑加工的織構化表面進行了系統的表面特性研究，奠定了仿生類織構化表面的套用基礎：通過接觸角實驗，研究了進給方向超聲振動輔助銑削加工的魚鱗狀表面暴露在空氣中的抗氧化性和疏水性；對加工試樣表面進行乾摩擦和貧油摩擦性能實驗，驗證了魚鱗狀表面具有優良的乾摩擦和貧油摩擦特性；通過表面流體仿真，分析了不同類型的微觀織構對表面減阻效果的影響。
