基于砂轮形貌建模的氧化锆陶瓷磨削材料去除机理研究

发布时间：2023-04-29 02:58

　　工程陶瓷材料以其耐磨、耐高温、耐化学腐蚀、高强度、高硬度等特点,广泛应用在航空航天、国防军工和现代医学等重要领域。目前在工程陶瓷的加工方法中,当属用砂轮进行磨削最为成熟,且被广泛推广。砂轮表面上的磨粒数量众多,磨粒切削刃形状和大小各异,磨粒位置分布随机及磨削工艺参数等多种因素相互影响,使得研究磨削加工材料去除机理非常困难。磨削加工是一个动态过程,其磨削机理研究主要基于理论与实验,相关物理量和现象检测存在困难。因此,为深入研究工程陶瓷精密磨削材料去除机理,需要对磨削加工进行有限元仿真。本文以氧化锆陶瓷精密磨削加工为研究对象,针对砂轮表面形貌特征提出砂轮表面形貌评价的新指标。在对砂轮表面形貌检测与评价,磨粒形状定义的基础上,对砂轮表面形貌进行建模,并把砂轮形貌评价新指标引入到了砂轮形貌建模中,使模型更接近实际。建立磨削有限元模型,进行氧化锆陶瓷磨削有限元仿真分析,分析氧化锆陶瓷磨削的材料去除机理。开展氧化锆陶瓷精密磨削实验,把实验结果与仿真结果进行对比,验证仿真的正确性;进一步揭示氧化锆陶瓷的材料去除机理,为合理选择磨削加工参数,提高氧化锆陶瓷加工质量提供依据,具体研究工作内容包括:1)定...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景及意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 砂轮表面形貌检测
        1.3.2 砂轮表面形貌评价
        1.3.3 砂轮表面形貌建模
        1.3.4 陶瓷磨削材料去除机理
    1.4 研究内容
    1.5 本章小结
第2章 砂轮表面形貌评价的新指标
    2.1 砂轮表面形貌评价新指标的提出
        2.1.1 理论磨粒出刃面积率
        2.1.2 磨粒出刃度
        2.1.3 磨粒出刃面积分散度
    2.2 修整对砂轮表面形貌特征的影响
        2.2.1 实验条件
        2.2.2 修整深度对β_d和δ_s的影响
        2.2.3 修整速比对β_d和δ_s的影响
    2.3 不同表面形貌特征砂轮的磨削性能
        2.3.1 实验条件
        2.3.2 结果分析
    2.4 本章小结
第3章 砂轮表面形貌检测与建模
    3.1 砂轮表面形貌检测与评价
        3.1.1 实验条件
        3.1.2 砂轮表面形貌检测与评价
    3.2 砂轮表面形貌三维建模
        3.2.1 磨粒定义
        3.2.2 建立整体砂轮模型
        3.2.3 磨粒出刃度与磨粒出刃面积分散度的评价与调整
    3.3 模型验证
        3.3.1 磨粒分布参数验证
        3.3.2 磨粒出刃高度验证
    3.4 本章小结
第4章 氧化锆陶瓷磨削材料去除机理仿真
    4.1 砂轮磨削加工仿真有限元模型
        4.1.1 氧化锆陶瓷材料本构模型
        4.1.2 金刚石砂轮磨削仿真实体单元
        4.1.3 有限元模型
    4.2 氧化锆陶瓷磨削仿真
        4.2.1 氧化锆陶瓷磨削仿真结果
        4.2.2 氧化锆陶瓷磨削仿真结果分析
    4.3 临界磨削力
    4.4 本章小结
第5章 氧化锆陶瓷磨削材料去除机理的实验研究
    5.1 实验设备
        5.1.1 加工实验装置
        5.1.2 磨削实验测量装置
        5.1.3 磨削实验平台
    5.2 氧化锆陶瓷磨削响应曲面实验
        5.2.1 工件表面形貌分析
        5.2.2 工件表面破碎率计算
        5.2.3 损伤深度检测
    5.3 实验验证
    5.4 临界磨削力模型
        5.4.1 氧化锆陶瓷材料去除临界磨削条件模型
        5.4.2 模型应用
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 研究展望
参考文献
附录 A：攻读学位期间发表论文目录
致谢



本文编号：3805023