结构化砂轮磨削非光滑表面机理的研究

发布时间：2021-05-20 08:30

　　机械零件表面结构化能够起到减阻耐磨的作用,为获得特定的结构化表面,研究者们主要采用了压印、化学蚀刻、激光等加工方法,但这些加工方法在大量生产时会出现污染排放、效率低下、成本昂贵等问题。此外,激光加工的耗能较大,而化学蚀刻难以控制微结构的精度,压印只能加工少数易发生塑性形变的材料,无法加工硬脆等难加工表面。超硬磨料加工是解决以上问题的有效方法之一,但磨削加工主要依赖于表面具有特定表面结构的结构化砂轮,所以如何制造具有特定结构的结构化砂轮是解决上述问题的关键。本文将叶序排布、阵列排布、错位排布运用到结构化砂轮的制造中,采用电镀的方法制造出了不同磨粒簇排布的结构化砂轮。首先建立了三种结构化砂轮的表面数学模型和运动模型,用MATLAB仿真了三种砂轮磨削的外圆工件表面并讨论了凹坑、凸台、凹槽结构化表面形成规律以及磨削深度、转速比、叶序系数对工件表面形貌的影响;然后分析了电镀砂轮的制造工艺并制造出了不同叶序系数以及不同排布的结构化砂轮,分析砂轮制造过程中的原理、工艺以及故障的解决;最后设计相应的磨削实验,用三种砂轮磨削外圆工件并用相应仪器观察测量工件表面形貌,验证仿真实验结果的正确性。实验结果表明... 

【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题的背景及意义
    1.2 国内外相关技术的发展现状
        1.2.1 非光滑表面的研究现状
        1.2.2 规则表面制造技术的发展现状
        1.2.3 磨削法获得结构化表面的发展现状
    1.3 课题的来源及意义
        1.3.1 课题的来源
        1.3.2 课题的研究意义
    1.4 本课题研究内容
第2章 表面结构化砂轮的运动学研究
    2.1 表面结构化砂轮模型的建立
        2.1.1 磨粒簇叶序排布砂轮表面模型建立
        2.1.2 磨粒簇的阵列排布和错位排布模型建立
        2.1.3 磨粒簇形状的选择
        2.1.4 结构化砂轮磨粒运动轨迹模型建立
    2.2 实现结构化表面磨削的边界条件
        2.2.1 实现凹坑表面的边界条件
        2.2.2 实现凹槽(筋条)表面的边界条件
        2.2.3 实现凸台表面的边界条件
    2.3 磨粒簇叶序排布砂轮磨削结构化表面形貌的仿真
        2.3.1 仿真的基本条件与策略
        2.3.2 仿真结果与分析
    2.4 本章小结
第3章 磨粒簇叶序排布砂轮的设计与制备
    3.1 电镀砂轮的制备过程及其原理
        3.1.1 电镀仪器的介绍
        3.1.2 电镀过程的总体介绍
        3.1.3 电镀过程的原理介绍
        3.1.4 电镀方案的选择
    3.2 防镀层的制备
        3.2.1 掩膜板的制作
        3.2.2 曝光的过程
        3.2.3 曝光后处理
        3.2.4 曝光过程中的故障分析
    3.3 磨粒簇叶序排布砂轮的制造工艺
        3.3.1 电镀前处理
        3.3.2 上砂及脱膜
        3.3.3 加厚电镀层
        3.3.4 电镀后处理
        3.3.5 电镀过程中的故障分析
    3.4 本章小结
第4章 结构化表面的磨削实验研究
    4.1 实验设备与总体条件
        4.1.1 实验系统的构成
        4.1.2 实验方案与条件
    4.2 结构化表面的磨削实验结果与分析
        4.2.1 磨粒簇叶序排布砂轮的磨削结果与分析
        4.2.2 磨粒簇阵列、错位排布砂轮的磨削结果与分析
        4.2.3 磨粒簇叶序排布与阵列、错位排布砂轮的磨削结果与分析
    4.3 结构化表面缺陷分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]表面结构化砂轮磨削加工技术研究进展[J]. 郭兵,金钱余,赵清亮,吴明涛,曾昭奇.  哈尔滨工业大学学报. 2016(07)
[2]鲨鱼皮仿生结构应用及制造技术综述[J]. 刘宝胜,吴为,曾元松.  塑性工程学报. 2014(04)
[3]一种磨粒族叶序排布的端面砂轮及其铣磨实验[J]. 吕玉山,王军,赵成义,贺艳.  兵工学报. 2013(12)
[4]微结构表面精密磨削技术及其功能特性开发[J]. 谢晋,李萍,吴可可,裴晓斌,刘亚俊,谢海璠.  机械工程学报. 2013(23)
[5]仿生制造的生物成形方法[J]. 张德远,蔡军,李翔,姜兴刚,韩鑫,陈博.  机械工程学报. 2010(05)

硕士论文
[1]叶序排布磨粒族砂轮磨削性能试验研究[D]. 马飞.沈阳理工大学 2015
[2]电镀金刚石线锯的实验研究[D]. 吕世强.中国海洋大学 2012
[3]ELID磨削砂轮表面氧化膜厚度在线检测[D]. 王银霞.西安工业大学 2011
[4]碳钢表面机械合金化制备高Cr合金层的研究[D]. 黄真.南京航空航天大学 2008
[5]磨料群可控排布技术及其砂轮的研制[D]. 袁和平.大连理工大学 2007



本文编号：3197446