三种典型微细结构缺陷的试验研究

发布时间：2017-09-13 17:13

  本文关键词：三种典型微细结构缺陷的试验研究

  更多相关文章： 微细结构 微小毛刺 骨骼材料 微细制孔缺陷 微细铣槽缺陷

【摘要】：目前,在航空航天、现代医学和军事工业等领域,对于毫米甚至微米级尺度、具有较高的形位精度以及表面质量、由多种材料构成的精密三维微小型零件的需求也越来越紧迫。微小型结构或者零件主要微细加工来实现,微细加工在加工机理、加工精度的表示方法以及加工特征等方面与传统加工有着很大的不同,但同时一些传统加工中的缺陷如毛刺、裂纹等等在微细加工也中也会出现。本文主要针对微小型阀芯棱边毛刺、骨头材料微细制孔和铣槽中的裂纹以及热损伤三方面的微细结构缺陷进行了研究。目前,关于毛刺的形成机理以及尺寸控制方面的研究主要集中在传统的车、铣、钻等加工方式,关于磨削加工产生的微小毛刺的形成以及控制方面的研究则非常少;而对于骨头材料的切削加工方面,主要的研究领域集中在热损伤产生的温度阈值以及裂纹和热损伤缺陷的影响因素方面,但是迄今为止仍没有得出一致的切削骨头的优化参数,并且关于骨头微细制孔和铣槽方面的研究较少。针对以上问题,本文主要进行了以下内容的研究:1.建立单颗磨粒磨削的有限元仿真模型,研究微型阀芯端面磨削过程中微小毛刺的形成机理,与试验相结合并相互验证,研究磨削参数等因素对毛刺尺寸的影响作用,观察棱边微小毛刺的形态,最终建立端面磨削微小毛刺的预测模型。2.切削力和切削温度是影响骨头材料微细制孔缺陷的两个非常重要的因素。采用单因素试验法研究钻削参数对轴向力以及切削温度的影响作用,建立其关系模型;基于响应曲面的优化方法,得到一组最佳的钻削参数;基于切削力和切削温度两个指标,比较金刚石涂层以及非涂层刀具在钻削骨头时的性能表现;通过试验证明采用预制孔的加工方式能够有效地降低高速微细钻削时切削温度。3.采用单因素的试验方法,研究骨头材料微细铣槽过程中主轴转速和进给速率两个因素对铣削力以及铣削温度的影响作用,建立其关系模型;采用复合合意度的优化方法得到了一组最佳的参数组合;通过试验探究骨头材料在力学性能以及热物理性质方面的各向异性。
【关键词】：微细结构 微小毛刺 骨骼材料 微细制孔缺陷 微细铣槽缺陷
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH161
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 微小毛刺的研究现状13-16
• 1.1.1 毛刺的形成机理13-14
• 1.1.2 毛刺的分类14-15
• 1.1.3 毛刺的形态测量15
• 1.1.4 毛刺的尺寸以及形态预测模型15-16
• 1.2 骨头钻孔和铣槽缺陷方面的研究现状16-20
• 1.2.1 产生热坏死现象的温度阈值16-17
• 1.2.2 骨头制孔缺陷的影响因素17-19
• 1.2.3 热量的产生以及温度的测量方法19-20
• 1.3 课题来源与本文研究项目20-23
• 1.3.1 课题来源20
• 1.3.2 问题的提出20-21
• 1.3.3 主要研究内容21-23
• 第2章 微小毛刺形成机理与试验研究23-43
• 2.1 前言23
• 2.2 切屑形成过程介绍23-24
• 2.3 端面磨削毛刺形成过程有限元仿真24-31
• 2.3.1 单颗粒磨削的物理模型24-25
• 2.3.2 单颗磨粒的有限元模型的建立25-28
• 2.3.3 毛刺形成过程28-31
• 2.4 微小毛刺尺寸的影响因素31-38
• 2.4.1 试验系统33-34
• 2.4.2 试验结果与分析34-36
• 2.4.3 毛刺形态检测36-38
• 2.5 端面磨削微小毛刺尺寸的预测模型38-41
• 2.6 本章小结41-43
• 第3章 骨头材料微细钻孔缺陷的试验研究43-81
• 3.1 前言43
• 3.2 骨头材料介绍43-45
• 3.3 微细切削加工介绍45-48
• 3.3.1 微细切削的材料去除机理45-46
• 3.3.2 微细切削过程的力学建模46-48
• 3.4 骨头材料高速微细钻孔试验48-69
• 3.4.1 骨头材料微细钻削过程分析50-54
• 3.4.2 钻削力和钻削温度与钻削参数的关系模型54-63
• 3.4.3 响应曲面法优化63-69
• 3.5 涂层与非涂层刀具的试验比较69-73
• 3.5.1 试验结果与分析71-73
• 3.5.2 结论73
• 3.6 预制孔的试验研究73-76
• 3.7 孔壁形貌以及切屑形态76-78
• 3.8 本章小结78-81
• 第4章 骨头材料微细铣槽缺陷的试验研究81-95
• 4.1 前言81
• 4.2 试验装置与试验方案81-83
• 4.3 试验结果与分析83-89
• 4.4 铣削力、铣削温度的数学模型及参数优化89-93
• 4.5 微型槽形貌检测93-94
• 4.6 本章小结94-95
• 第5章 总结与展望95-99
• 5.1 结论95-96
• 5.1.1 微小毛刺的形成机理与试验研究95
• 5.1.2 骨头材料微细制孔缺陷的研究95-96
• 5.1.3 骨头材料微细铣槽缺陷的研究96
• 5.2 论文创新点96
• 5.3 展望96-99
• 参考文献99-105
• 致谢105-107
• 攻读硕士学位期间所取得的研究成果107

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本文编号：844969