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精密件加工
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2012/8/7 9:00:37
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本文在国家自然科学基金"机械配合热变形误差的基础理论与应用技术研究"(项目编号:50075023)的支持下,同时参考台湾科学技术委员会的相关项目内容,在国内外热变形研究理论成果的基础上,对零件形体因素所引起的热变形及相关内容进行了系统深入的理论研究,建立了零件典型形体因素对热变形影响的数学模型,并通过实验给以论证.在此成果基础上,对材料精确热膨胀系数作了大量的理论和实验研究,为未来建立标准的精密工程中常用材料精确热膨胀系数提供了一定的参考依据.本文主要工作和创新性成果包括:本课题在吸收国内外热变形理论研究成果的基础上,通过热变形与力学模型的转换,对典型零件形体热变形规律进行深入的理论研究,对常见的方体、圆柱体、园环和球体等形体特征参数对零件的热变形影响给出了理论分析,首次推导建立了零件热变形规律的数学模型.在典型零件形体热变形数学建模分析中,应用差分算法并进行了改进,将差分法发展成可得出形体热变形一般规律的解析法,有效的解决了热变形形体建模问题,为进一步研究复杂形体对零件热变形影响规律提供了一种算法.对材料的精确热膨胀系数进行了全面与深化研究,分析了传统材料热膨胀系数的不足,给出了传统材料膨胀系数实用的精确定量评述和适用范围,提出了精确材料热膨胀系数相关问题的解决方法.同时对现行的几种材料热膨胀系数定义进行了系统分析,给出各种定义的材料热膨胀系数的精度范围,提供了在实践应用中选用原则和方法,该内容具有重要的实用价值.进一步对以圆柱体和球体为标准样件所定义的材料膨胀系数进行了理论分析,提出以圆球体为标准试件所测出的材料膨胀系数具有更好的科学性,为建立科学的精确热膨胀系数提供理论依据.根据对热膨胀系数的理论研究成果,进一步研究了常用材料的精确膨胀系数,对本校选用的精密机械工程中常用的25种材料和台湾成功大学提供的16种(每种有4件尺寸不同的样件,共64件)材料的热膨胀系数变化规律进行了测定,给出了实用数表,并对其实验数据进行了分析比较,得出了材料精确热膨胀系数的主要结论,为今后进一步研究海峡两岸统一的材料精确热膨胀系数标准提供了良好依据.研制成功了国内唯一的高精度三维热变形实验装置—均匀温度场高精度实验装置,该装置具有恒温箱微机控制,高精度电感测头准确定位,微动三维工作台和双频激光干涉仪热变形量测量系统,极大的提高了测量精度和测量适用范围,扩展了其应用功能.其主要技术指标是:容积为820×528×850mm<'3>测温不确定度为0.02℃,微变形测量不确定度为±0.28μm.该实验装置的研制成功为进一步在本方向的研究给以了设备保障.
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