微细切削加工中毛刺形成机理及控制技术研究项目摘要

以国防工业、宇航工业用微小型结构件加工为应用背景，基于锻铝、不锈钢和高温合金等材料的微细铣削和钻削试验，研究毛刺的形态及特征，确定其主要特征参数及其分类方法，构建微小型结构件棱边（毛刺）质量的评价体系及方法；研究微细切削中切屑形态、尺寸效应、切屑与工件终端面分离准则，利用切削力学和断裂力学理论，建立微细铣削毛刺形成的数学- - 力学模型，并运用分子动力学软件进行其数值模拟，系统揭示出微细切削毛刺形成及其变化的基本规律，初步实现毛刺尺寸与形态变化的预报；基于优化微细切削参数和规划刀具加工路径等方式，开发出主动控制微细加工零件棱边（毛刺）的技术、工艺和方法；基于VB.Net构建微细铣削毛刺专家知识系统，为实现微小型构件加工过程自动化提供技术支撑；进而，初步创立微细加工毛刺形成与控制理论，进一步丰富和发展金属切削理论，对促进超精密加工、高速加工和其它自动化加工技术发展具有重要科学意义和广阔应用前景。

本研究以国防工业、宇航工业用微小型结构件加工为应用背景，系统开展微细切削毛刺形成及控制技术研究，主要研究工作及创新性成果为： 1. 基于切削实验，系统揭示出毛刺形成与变化基本规律 在瑞士产五轴加工中心（Mikron UCP800Duro）上，选用硬质合金微细立铣刀切削6061锻铝和铝合金AlSi9Cu3等，研究了切削用量、刀具几何参数、刀面形态等对毛刺形成与变化的影响，发现了毛刺与亏缺形成经历的5个阶段，揭示出毛刺形成与变化的规律。 2.建立微细毛刺形成模型，初步实现了毛刺形成的预报 利用Johnson-Cook (J- C) 强度理论，描述出工件材料Al2024-T6从低应变率到高应变率下的动态行为，进而给出了其高应力、大应变及高温度场条件下的本构关系。采用网格自适应（Arbitrary lagrangian eulerian, ALE）技术对毛刺形成进行模拟，仿真结果与实际加工基本吻合，实现了微细铣削毛刺形成的预报。 3.基于刀具参数和切削路径优化，开发出主动控制毛刺技术 根据微细切削实验与分析，阐述了主动控制毛刺的精度原则、效率原则和位置原则，提出了改进零件结构设计、调整刀具参数、优化加工工艺和切削路径等主动控制毛刺的技术和方法，为实现少无毛刺加工开辟了途径。 4.制定毛刺评价标准（草案），填补了我国制造技术空白 在汲取德国、美国和日本等国标准或规范合理内核的基础上，参照现代机械加工零件表面质量的要求，将毛刺精度分为12级，采用毛刺高度和厚度两个参数综合评价毛刺。依托国家刀具检测技术中心，提出了“切削加工毛刺检测方法”和“毛刺评价方法”2个国家标准(草案) ，填补了我国制造技术的空白。 5.初步构建了基于网络的微细毛刺专家知识系统 基于ASP.NET平台，初步搭建出网络化毛刺专家知识系统，开发出由微细毛刺质量知识库、数据库和规则库组成的毛刺知识专家系统，搭建出毛刺理论研究与工程应用的对接平台，为实现主动控制毛刺提供了技术支撑。 本研究初步建立了微细加工毛刺形成与控制理论，圆满完成了课题研究计划确定的各项任务。

本项目将研究集料和胶凝材料体系对混凝土体积变化和收缩裂缝的影响机理，复杂应力条件下混凝土裂缝形成和发展的机理，裂缝发展的基本力学特征与控制参数，不同几何形状试件中裂缝尖端弱化奇异场的表征因子及其双K断裂参数，钢筋的桥联作用及钢筋混凝土的断裂特征，建立裂缝生成及扩展的断裂判据，给出使用条件下裂缝的预测预报方法；研制裂缝监测光纤光栅网络，实时监测混凝土裂缝的产生，确定裂缝位置，探索用混凝土电磁感应法对裂缝特性及危害程度进行诊断的新方法；采用一种新型纤维编织网增强高性能混凝土，对已开裂部分局部加强，探索出对结构裂缝无害性分散化和对裂缝控制的有效方法；研制纤维编织网喷射ECC复合薄层，发展对已裂结构有效修复的新途径。使我们能够在对裂缝形成与发展机理深入了解的基础上，给出评价混凝土结构裂缝的断裂准则和预测预报方法，提出结构裂缝诊断、控制与修复的新方法。研究工作有重要的学术意义和普遍的工程应用价值。 2100433B

张强等编著的《沙尘暴形成机理及监测预报和影响评估技术研究》是“十一五”国家科技支撑计划重点项目“沙尘暴遥感监测与预报集成技术研究”第四课题“省级沙尘暴遥感监测预警评估与服务应用示范”的主要成果之一。收录了课题组及其合作者受本课题或其他相关项目资助完成的30篇沙尘暴方面的研究论文，内容涵盖了沙尘暴形成机理、沙尘暴监测方法、沙尘天气分析、沙尘暴预测预报以及沙尘影响评估5方面。这些成果不仅具有较高的理论水平和学术价值，而且有很好的实用性，不少成果已经在沙尘暴监测、预报和服务中发挥着重要的作用。希望这些成果能够为有关研究和业务单位人员及高校师生从事该领域研究工作有所帮助。

张强等编著的《沙尘暴形成机理及监测预报和影响评估技术研究》是在“十一五”国家科技支撑计划重点项目“沙尘暴遥感监测与预报集成技术研究”第四课题“省级沙尘暴遥感监测预警评估与服务应用示范”研究成果基础上，从课题组或合作者近期发表或完成的本课题或其他相关项目资助的有关沙尘暴方面的研究论文中遴选出的30篇比较有代表性的论文组成。内容主要包括沙尘暴发生机理，监测方法、沙尘天气分析、沙尘预报预测以及沙尘影响评估等5个方面。这些研究成果不仅具有较高的理论水平和学术价值，而且具有较好的业务参考性和实用性，部分成果已经应用在业务服务中，发挥出了比较好的效益。《沙尘暴形成机理及监测预报和影响评估技术研究》可供气象、地理、环境、医疗、农业等领域从事科学研究和业务技术服务的专业人员、管理人员及高校的教师和研究生参考。