超声振动辅助磨削碳纤维复合材料的磨削温度研究
发布时间：2021-01-15 13:21
碳纤维复合材料是一种性能优良的新型材料,广泛应用于航空航天、交通运输和机械制造等工业领域;但其各向异性突出、硬度高、强度大,传统的加工方法难以高效率地生产符合使用要求的各种零部件。超声振动辅助磨削可以高质、高精、高效地加工碳纤维复合材料,成功地解决了这一难题。然而由于碳纤维复合材料导热性能差,磨削过程产热多且多为干式加工,加工过程中产生的热量极易积聚在加工区域而对加工后工件的性能和表面质量造成严重的影响。因此,研究超声振动辅助磨削碳纤维复合材料过程中工件温度场的分布规律并探索降低磨削温度的方法是一项十分有意义的工作。本文为解决上述问题,利用光纤光栅传感器作为磨削温度的监测工具,设计了覆盖工件磨削区域的嵌入式多梯度环形测温方案,对磨削温度场进行了实时监测;然后针对影响磨削温度的各种加工参数（磨削参数、材料特性参数、刀具参数和超声振幅）进行有限元仿真和超声振动辅助磨削实验;最后对比分析仿真与实验结果,反馈优化各种加工参数,以期得到降低磨削温度的加工参数设置方案。本文的主要研究内容如下:（1）根据碳纤维复合材料的结构特性及超声振动辅助磨削的加工特点,研究超声振动辅助磨削碳纤维复合材料过程中磨...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热电偶的测温装置和测温电路
（a）均布热源 （b）三角形热源 （c）圆弧热源图 2-1 三种移动热源模型.3 热量分配模型超声振动辅助磨削碳纤维复合材料过程中的传热方式包括磨削区域与周围的热对流、工件内部的热传导、工件与刀具之间的热传导和热辐射三种方均在工件内磨削温度场的形成过程中起着非常重要的作用[44-46]，如图 2-2 所wQsQchQuQfQQ1Q1RQ1(1 R)Q图 2-2 热量分配结构图
0202()1τθθπxsaFvjBR = 粒的导热系数，0θ 为磨粒的平均温度，aθ粒的半径，xF 为进给方向的磨削力，0τ 为传播模型磨削碳纤维复合材料中磨削温度的传播是种因素的影响。因此，分析前可将实际加中，可以将电镀金刚石刀具上分散磨粒产、连续分布的热源；本文的研究内容是加的分布状况；热源的作用时间起止于刀具示为整体加工模型，由于实际磨削过程中，纤维复合材料的端面磨削和圆周面磨削两温度的计算过程分为两部分来分析。
【参考文献】：
期刊论文
[1]ZrO2陶瓷平面磨削温度仿真分析与实验研究[J]. 张珂,赵国欢,孙健,韩涛,刘春光. 表面技术. 2017(12)
[2]纤维角度对碳纤维复合材料切削性能的影响分析[J]. 马付建,姜禹臣,张生芳,刘宇,沙智华,宿崇. 大连交通大学学报. 2016(06)
[3]斜槽式纵扭超声振动系统的设计与分析[J]. 刘武,陈涛,刘树良. 机械制造. 2016(09)
[4]碳纤维复合材料在能源领域的应用[J]. 张贵贤. 技术与教育. 2016(03)
[5]基片式FBG温度传感器胶粘贴效果对其性能影响的研究[J]. 刘士华,陈涛,李瑞亚,方亮. 光电子·激光. 2016(07)
[6]FBG温度传感器交叉敏感问题的研究[J]. 张登攀,郑艳,王瑨,王永杰. 大气与环境光学学报. 2016(03)
[7]基于ANSYS的石英玻璃超声振动辅助微磨削温度场研究[J]. 王克军,王力影,杨立军,张晖,杨丽. 科学技术与工程. 2016(12)
[8]轴向超声振动辅助磨削的磨削力研究[J]. 何玉辉,周群,郎献军. 振动与冲击. 2016(04)
[9]旋转超声辅助加工装置及其工艺研究[J]. 裴天河,林彬,张晓峰,杨美宁. 电加工与模具. 2016(01)
[10]纵扭共振旋转超声端铣碳纤维复合材料的试验研究[J]. 童志强,皮钧. 机械科学与技术. 2016(03)
博士论文
[1]旋转超声加工振动系统及电源技术研究[D]. 姚震.广东工业大学 2015
[2]超声辅助加工系统研发及其在复合材料加工中的应用[D]. 马付建.大连理工大学 2013
[3]超声波铣削加工原理及相关技术研究[D]. 冯冬菊.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]精密磨床电主轴系统动态特性分析[D]. 汤世炎.东华大学 2017
[2]纵扭旋转超声振动磨削加工装置的研制[D]. 刘武.武汉理工大学 2016
[3]Cf/SiC复合材料超声振动锉削加工技术研究[D]. 李欢.天津大学 2016
[4]大型汽轮发电机定子端部结构及大锥环缠绕机的虚拟样机研究[D]. 高丹.西安工程大学 2015
[5]纳米粒子射流微量润滑磨削高温镍基合金对流热传递机理与实验研究[D]. 张东坤.青岛理工大学 2014
[6]碳纤维增强复合材料切削实验与仿真研究[D]. 李志凯.南昌航空大学 2014
[7]碳纤维复合材料传动轴的动力学特性研究[D]. 杨睿.武汉理工大学 2013
[8]碳纤维复合材料的超声辅助磨削加工技术研究[D]. 任宇江.大连理工大学 2010
[9]脆硬材料超高速磨削仿真研究[D]. 徐志鹏.东北大学 2010
[10]碳纤维复合材料旋转超声铣磨加工技术研究[D]. 陈雄兵.大连理工大学 2009
本文编号：2978941
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热电偶的测温装置和测温电路
（a）均布热源 （b）三角形热源 （c）圆弧热源图 2-1 三种移动热源模型.3 热量分配模型超声振动辅助磨削碳纤维复合材料过程中的传热方式包括磨削区域与周围的热对流、工件内部的热传导、工件与刀具之间的热传导和热辐射三种方均在工件内磨削温度场的形成过程中起着非常重要的作用[44-46]，如图 2-2 所wQsQchQuQfQQ1Q1RQ1(1 R)Q图 2-2 热量分配结构图
0202()1τθθπxsaFvjBR = 粒的导热系数，0θ 为磨粒的平均温度，aθ粒的半径，xF 为进给方向的磨削力，0τ 为传播模型磨削碳纤维复合材料中磨削温度的传播是种因素的影响。因此，分析前可将实际加中，可以将电镀金刚石刀具上分散磨粒产、连续分布的热源；本文的研究内容是加的分布状况；热源的作用时间起止于刀具示为整体加工模型，由于实际磨削过程中，纤维复合材料的端面磨削和圆周面磨削两温度的计算过程分为两部分来分析。
【参考文献】：
期刊论文
[1]ZrO2陶瓷平面磨削温度仿真分析与实验研究[J]. 张珂,赵国欢,孙健,韩涛,刘春光. 表面技术. 2017(12)
[2]纤维角度对碳纤维复合材料切削性能的影响分析[J]. 马付建,姜禹臣,张生芳,刘宇,沙智华,宿崇. 大连交通大学学报. 2016(06)
[3]斜槽式纵扭超声振动系统的设计与分析[J]. 刘武,陈涛,刘树良. 机械制造. 2016(09)
[4]碳纤维复合材料在能源领域的应用[J]. 张贵贤. 技术与教育. 2016(03)
[5]基片式FBG温度传感器胶粘贴效果对其性能影响的研究[J]. 刘士华,陈涛,李瑞亚,方亮. 光电子·激光. 2016(07)
[6]FBG温度传感器交叉敏感问题的研究[J]. 张登攀,郑艳,王瑨,王永杰. 大气与环境光学学报. 2016(03)
[7]基于ANSYS的石英玻璃超声振动辅助微磨削温度场研究[J]. 王克军,王力影,杨立军,张晖,杨丽. 科学技术与工程. 2016(12)
[8]轴向超声振动辅助磨削的磨削力研究[J]. 何玉辉,周群,郎献军. 振动与冲击. 2016(04)
[9]旋转超声辅助加工装置及其工艺研究[J]. 裴天河,林彬,张晓峰,杨美宁. 电加工与模具. 2016(01)
[10]纵扭共振旋转超声端铣碳纤维复合材料的试验研究[J]. 童志强,皮钧. 机械科学与技术. 2016(03)
博士论文
[1]旋转超声加工振动系统及电源技术研究[D]. 姚震.广东工业大学 2015
[2]超声辅助加工系统研发及其在复合材料加工中的应用[D]. 马付建.大连理工大学 2013
[3]超声波铣削加工原理及相关技术研究[D]. 冯冬菊.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]精密磨床电主轴系统动态特性分析[D]. 汤世炎.东华大学 2017
[2]纵扭旋转超声振动磨削加工装置的研制[D]. 刘武.武汉理工大学 2016
[3]Cf/SiC复合材料超声振动锉削加工技术研究[D]. 李欢.天津大学 2016
[4]大型汽轮发电机定子端部结构及大锥环缠绕机的虚拟样机研究[D]. 高丹.西安工程大学 2015
[5]纳米粒子射流微量润滑磨削高温镍基合金对流热传递机理与实验研究[D]. 张东坤.青岛理工大学 2014
[6]碳纤维增强复合材料切削实验与仿真研究[D]. 李志凯.南昌航空大学 2014
[7]碳纤维复合材料传动轴的动力学特性研究[D]. 杨睿.武汉理工大学 2013
[8]碳纤维复合材料的超声辅助磨削加工技术研究[D]. 任宇江.大连理工大学 2010
[9]脆硬材料超高速磨削仿真研究[D]. 徐志鹏.东北大学 2010
[10]碳纤维复合材料旋转超声铣磨加工技术研究[D]. 陈雄兵.大连理工大学 2009
本文编号：2978941
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