航天惯性器件用SiCp/Al结构件高效超精密加工控制与优化

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1737201
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    255.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0509.加工制造
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

As the aerospace instrument materials with high performance, high volume fraction SiCp/Al composites have begun to be applied in the field of aerospace in China. However, their machining process is much more difficult than traditional metal materials, and the machining mechanism is more complex. Especially,in the existing machining conditions, matrix tearing, edge chipping, cracks, hole defect, low machining efficiency and severe tool wear, which directly affect the machining quality, machining precision and working performance of SiCp/Al structural parts. .Therefore this project intends to apply the ultrasonic vibration machining into high-efficient ultraprecision machining for SiCp/Al(volume fraction: 40%) structural parts of aerospace inertial devices, analyze materials removal mode of SiCp/Al under ultrasonic vibration, establish the ultrasonic vibration machining cutting force model, reveal the damage formation mechanism of SiCp/Al during ultrasonic vibration machining. Aiming at the typical characteristics of aerospace inertial device components such as thin-walled cylinder, deep hole and small hole thread, the process research is carried out to develop high quality, low stress turning and boring technology and high efficiency, low damage drilling and tapping process for SiCp/Al. At the same time, machining process of SiCp/Al typical structural parts such as float and frame of three-floated gyro will be optimized and validated. The above work will provide an effective solution for the high-efficient ultraprecision machining of SiCp/Al structural parts for aerospace inertial devices.
高体积分数SiCp/Al复合材料作为高性能航天仪表材料已在国内航天领域初步开展应用,其切削加工比传统金属材料更为困难,加工机理更为复杂。在现有加工工艺条件下,易出现基体撕裂、崩角、裂纹、孔洞等缺陷,加工效率低下,刀具磨损严重,直接影响到了SiCp/Al结构件加工质量、加工精度和使役性能。. 本课题拟将超声振动加工应用于航天惯性器件用高体分SiCp/Al(体积分数40%)结构件高效超精密加工,分析超声振动作用下的SiCp/Al材料去除模式,建立切削力模型,揭示SiCp/Al加工损伤形成机制;针对航天惯性器件结构件薄壁圆筒、小孔及螺纹等典型特征开展加工工艺研究,提出SiCp/Al高质量低应力车削、镗削工艺方法和高效率低损伤钻孔、攻丝工艺方法;对高体积分数SiCp/Al三浮陀螺仪浮筒、框架等结构件进行加工工艺优化和验证,为航天惯性器件用SiCp/Al结构件的高效超精密加工提供有效解决途径。

结项摘要

高体积分数铝基碳化硅(SiCp/Al)复合材料作为高性能航天仪表材料已在国内航天领域初步开始应用,但是由于碳化硅硬质相的加入,其切削加工比传统金属材料更为困难,加工机理更为复杂。在现有加工条件下,易出现基体撕裂、崩边、裂纹等缺陷,加工效率低下,刀具磨损严重,直接影响到了结构件加工质量、精度和使役性能。本项目针对超声振动加工航天惯性器件用高体分SiCp/Al复合材料变形和去除机理、高效超精密加工工艺等科学及技术问题开展了全面、系统的研究并取得了显著的成果。.在机理方面,本项目开展了SiCp/Al超声振动压缩试验,获得了压缩应力应变变化规律,观测并分析了断面的形貌和组织变化,发现了SiCp/Al在超声振动作用下流动应力和抗压强度降低的“声学软化”效应;开展了单颗金刚石超声振动划擦SiCp/Al仿真及试验,模拟了SiC颗粒和铝基体在超声振动作用下的材料去除过程,获得了高速加工时超声振动参数与加工参数的匹配关系,揭示了超声振动断续切削机制对材料去除的作用;开展了SiCp/Al超声振动辅助磨削试验,获得了超声振动作用下SiCp/Al延/脆性去除模式工艺参数范围,提出了SiCp/Al超声振动磨削延脆性去除模式调控方法,建立了考虑刀具特性和材料去除特性的超声振动辅助磨削力模型,实现了SiCp/Al旋转超声振动亚微米级表面加工。.在机理研究的基础上,开展了SiCp/Al超声振动加工工艺特性研究,并研制了系列专用超声加工装备:超声振动工作台、非共振型超声椭圆振动车削装置以及纵扭超声振动加工装置,并分别针对制孔加工、薄壁件外圆加工以及螺纹加工开展了工艺试验及参数优化研究,实现了SiCp/Al结构件典型特征的高效精密加工。本项目相关研究和技术成果实现了多件高性能航天仪表结构件的加工,为SiCp/Al复合材料超声振动加工技术迈向工业应用奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(7)
SiC_p/Al超声椭圆振动车削力热特性仿真研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    航空制造技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王俊磊;袁松梅;李麒麟;高晓星
  • 通讯作者:
    高晓星
Evaluation of surface roughness based on sampling array for rotary ultrasonic machining of carbon fiber reinforced polymer composites
基于采样阵列的碳纤维增强聚合物复合材料旋转超声加工表面粗糙度评价
  • DOI:
    10.1016/j.measurement.2019.02.002
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    Measurement
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Shi Haiyan;Yuan Songmei;Li Zhen;Song Heng;Qian Jianqiang
  • 通讯作者:
    Qian Jianqiang
Study on the surface formation mechanism in scratching test with different ultrasonic vibration forms
不同超声振动形式划痕试验表面形成机理研究
  • DOI:
    10.1016/j.jmatprotec.2021.117108
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    Journal of Materials Processing Technology
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Li Zhen;Yuan Songmei;Ma Jiang;Shen Jun;Batako Andre D. L.
  • 通讯作者:
    Batako Andre D. L.
A cutting force model based on kinematic analysis in longitudinal and torsional ultrasonic vibration drilling
基于运动学分析的纵向扭转超声振动钻削切削力模型
  • DOI:
    10.1007/s00170-019-03884-y
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Lu Yilin;Yuan Songmei;Chen Yunxia
  • 通讯作者:
    Chen Yunxia
Mathematical modeling and experimental studies on axial drilling load for rotary ultrasonic drilling of C/SiC composites
C/SiC复合材料旋转超声钻孔轴向钻孔载荷数学建模与实验研究
  • DOI:
    10.1007/s00170-020-05052-z
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Islam Shafiul;Yuan Songmei;Li Zhen
  • 通讯作者:
    Li Zhen

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其他文献

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王莉
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王莉
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    航空制造技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁松梅;陈博川;朱光远;杨宏青;姜涛
  • 通讯作者:
    姜涛
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李龙土
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    2016
  • 期刊:
    航空制造技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁松梅;朱光远;刘思;严鲁涛
  • 通讯作者:
    严鲁涛

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袁松梅的其他基金

微量润滑切削界面成膜机理及其应用
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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