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有源相控阵雷达T/R组件Al-50wt%Si合金微槽超声铣削表面缺陷主动调控关键技术

批准号:
52075168
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
牛秋林
依托单位:
学科分类:
加工制造
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
牛秋林

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
加工合格率低和制造成本高是制约相控阵雷达T/R组件高品质制造的两大难题。建立加工表面缺陷抑制方法,获得控制刀具磨损策略,是解决上述难题的关键。针对以上两个难题,本项目面向有源相控阵雷达T/R组件精密制造工程需求,以相控阵雷达T/R组件Al-50wt%Si合金微槽超声铣削为研究对象,围绕切削材料去除机制、超声铣削表面缺陷形成机理和刀具刃口微观作用机制等关键科学问题,以及超声铣削表面缺陷预测方法、刀具磨损控制方法及表面缺陷主动调控模型等关键技术难题,开展理论建模、数值模拟和实验研究。重点研究基于多颗粒协同尺寸效应的Al-50wt%Si合金切削材料去除机制,构建基于比切削能调控的两相多因素耦合超声铣削表面缺陷预测模型,建立基于刀-屑内外摩擦转变机制的Al-50wt%Si合金超声铣削刀具磨损模型,构建基于单因素影响和多因素协同调控的微槽超声铣削缺陷主动控制工艺模型,实现T/R组件微槽的高品质制造。
英文摘要
Low qualification rate and high manufacturing cost are two major problems restricting the high-quality manufacturing of phased array radar T/R module. The key to solve the above problems is to establish the method to restrain the surface defects and to obtain the strategy to control the tool wear. In view of the above two problems, this project is aimed at the precise manufacturing engineering requirements of the active phased array radar T/R module. Taking the ultrasonic milling of Al-50wt% Si alloy micro groove as the research object, it focuses on the key scientific issues such as the removal mechanism of cutting materials, the formation mechanism of surface defects in ultrasonic milling and the micro action mechanism of cutting edge. The key technical problems such as the prediction method of surface defects in ultrasonic milling, the control method of tool wear and the active control model of surface defects are studied by theoretical modeling, numerical simulation and experiments. The removal mechanism of Al-50wt% Si alloy cutting materials based on multi particle collaborative size effect is studied. The prediction model of surface defects in two-phase and multi factor coupling ultrasonic milling based on specific cutting energy regulation is constructed. The wear model of Al-50wt% Si alloy ultrasonic milling tool based on the internal and external friction transformation mechanism of tool-chip is established. The micro groove ultrasonic milling based on single factor and multi factor coordinated regulation is constructed. And the process model of active defect control can realize the high quality manufacturing of T/R module micro groove.
加工合格率低和制造成本高是制约相控阵雷达T/R组件高品质制造的两大难题。建立加工 表面缺陷抑制方法,获得控制刀具磨损策略,是解决上述难题的关键。针对以上两个难题,本项目面向有源相控阵雷达T/R组件精密制造工程需求,以相控阵雷达T/R组件Al-50wt%Si合金微槽超声铣削为研究对象,围绕切削材料去除机制、超声铣削表面缺陷形成机理和刀具刃口微观作用机制等关键科学问题,开展了理论建模、数值模拟和实验研究,建立了Al-50wt% Si合金本构关系模型和单颗粒硅铝合金有限元切削仿真模型,获得了考虑颗粒断裂去除的单颗粒切削微观力学模型。通过建立多颗粒随机分布的Al-50wt% Si合金有限元切削仿真模型,获得了刀具-颗粒-基体之间的协同作用机理,揭示了基于多颗粒协同尺寸效应的Al-50wt% Si合金切削材料去除机制和力-热耦合作用下加工表面缺陷的演化机制。本项目开展了超声振动辅助铣削运动学分析,探究了超声振动特性对刀-工相互作用机制以及切削力大小和作用方式的影响。通过引入超声振动表征函数,本项目建立了超声振动辅助铣削Al-50wt% Si合金铣削力模型和有限元仿真模型,研究了硬质颗粒去除机理,获得了抑制加工表面缺陷加工方法。同时,探究了铣削Al-50wt% Si合金刀具不同刃口钝圆半径和切削速度对表面粗糙度、表面形貌的影响规律,建立了刀具结构参数与表面粗糙度和后刀面最大磨损量间的BP神经网络模型,基于该模型采用遗传算法对刀具结构参数进行优化。针对优化后的刀具,探究了刀具磨损形态和磨损机理等基础问题。本项目以传统铣削工艺作为对比参照,开展了超声振动辅助铣削Al-50wt% Si合金实验研究,系统分析了振动参数与切削参数对铣削力、铣削温度、表面形貌及表面粗糙度的影响规律,建立了以表面缺陷抑制为首要目标面向表面缺陷几何尺寸、加工精度和刀具使用寿命多因素协同控制的超声铣削表面质量评价体系。本项目的顺利实施对于解决解决相控阵雷达T/R组件的低损伤、高质量、低成本制造问题具有重要科学意义和工程应用价值。
多物理场耦合作用下粉末高温合金薄壁构件切削加工变形—损伤—应力协同演化机理与主动调控方法
  • 批准号:
    52575491
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.00万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    牛秋林
  • 依托单位:
基于振动特性与工具结构特征的惯导零件超声辅助铣磨材料去除机制及高质高效加工方法研究
  • 批准号:
    2025JJ50275
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    牛秋林
  • 依托单位:
碳化硅颗粒增强铝基复合材料高速铣削棱边形-性一体化形成机理与工艺研究
  • 批准号:
    51605161
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    牛秋林
  • 依托单位:
国内基金
海外基金