主轴式滚磨光整湿式加工材料去除的数值模拟与实验研究
发布时间：2023-02-18 10:02
材料去除率(MRR)作为滚磨光整加工效果的重要评价指标,通过其研究能够预测加工后工件的表面质量及性能参数。作为最常用的一种滚磨光整加工工艺方式,滚磨光整湿式加工的加工效果和效率受流场形态的直接影响,故引入计算流体动力学对加工中的介质流场进行计算分析。针对在滚磨光整湿式加工中,缺乏对材料去除机理整体性、系统性的研究现状,使用计算流体动力学软件FLUENT,对影响材料去除机理的压力场和速度场进行模拟分析,并基于Preston方程构建一个适用于主轴式滚磨光整湿式加工工艺的材料去除模型,进而能够依据加工工件的表面质量要求,选择合理的工艺参数。主要研究内容如下:(1)分析了流体动力学的基本原理、求解过程及基本控制方程,并基于FLUENT软件的两相流模块,确定了适用于主轴式滚磨光整湿式加工的计算模型:标准k-ε两方程湍流模型和混合物多相流模型。(2)基于多相流Mixture模型、标准k-ε湍流模型和压力速度耦合SIMPLEC算法,对主轴式滚磨光整加工中介质流场构成的固液两相湍流进行数值模拟。通过改变滚筒转速、工件轴心距筒壁距离、加工介质中滚抛磨块占比等工艺参数,分析在不同参数下滚抛磨块的速度矢量和...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究意义
1.2 滚磨光整加工技术
1.2.1 滚磨光整加工技术的含义
1.2.2 滚磨光整加工的研究现状
1.2.3 滚磨光整加工的发展趋势
1.3 材料去除模型
1.3.1 材料去除模型
1.3.2 材料去除模型的研究现状
1.4 课题的研究背景及主要研究内容
1.4.1 课题的研究背景
1.4.2 主要研究内容
1.5 本章小结
第二章 滚磨光整加工的计算流体动力学基础
2.1 计算流体动力学介绍
2.2 计算流体动力学的求解过程
2.3 基本控制方程
2.3.1 质量守恒方程
2.3.2 动量守恒方程
2.3.3 能量守恒方程
2.3.4 状态方程
2.3.5 组分质量守恒方程
2.4 FLUENT软件介绍
2.5 湍流模型
2.5.1 雷诺应力模式
2.5.2 涡粘性封闭模式
2.6 多相流计算模型
2.6.1 拉格朗日离散相模型
2.6.2 欧拉—欧拉多相流模型
2.7 本章小结
第三章 主轴式滚磨光整湿式加工中介质流场的数值模拟及作用机理
3.1 主轴式滚磨光整湿式加工方法
3.2 数学模型建立
3.2.1 几何模型
3.2.2 控制方程
3.2.3 网格模型及边界设置
3.2.4 计算求解设置
3.3 工件表面压力分析
3.4 工艺参数对工件表面压力的影响
3.4.1 滚筒转速
3.4.2 工件轴心距筒壁的距离
3.4.3 加工介质中滚抛磨块占比
3.5 有效性验证
3.6 本章小结
第四章 主轴式滚磨光整湿式加工工艺参数实验研究
4.1 实验过程
4.1.1 实验设备
4.1.2 实验工件
4.1.3 工艺参数
4.1.4 测试方法
4.2 实验结果与分析
4.2.1 滚筒转速的影响
4.2.2 工件轴心距筒壁距离的影响
4.2.3 滚抛磨块直径的影响
4.2.4 加工介质中滚抛磨块占比的影响
4.3 本章小结
第五章 主轴式滚磨光整湿式加工中材料去除行为研究
5.1 材料去除基本模型
5.2 主轴式滚磨光整湿式加工模拟及实验
5.2.1 数值模拟
5.2.2 加工实验与测试
5.3 响应曲面法实验设计与结果分析
5.3.1 实验设计
5.3.2 结果分析
5.4 材料去除预测模型的建立
5.4.1 建立p·v的多元回归模型
5.4.2 k0 值求解
5.4.3 模型验证与讨论分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术成果
攻读硕士学位期间参与的科研项目
本文编号：3744749
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究意义
1.2 滚磨光整加工技术
1.2.1 滚磨光整加工技术的含义
1.2.2 滚磨光整加工的研究现状
1.2.3 滚磨光整加工的发展趋势
1.3 材料去除模型
1.3.1 材料去除模型
1.3.2 材料去除模型的研究现状
1.4 课题的研究背景及主要研究内容
1.4.1 课题的研究背景
1.4.2 主要研究内容
1.5 本章小结
第二章 滚磨光整加工的计算流体动力学基础
2.1 计算流体动力学介绍
2.2 计算流体动力学的求解过程
2.3 基本控制方程
2.3.1 质量守恒方程
2.3.2 动量守恒方程
2.3.3 能量守恒方程
2.3.4 状态方程
2.3.5 组分质量守恒方程
2.4 FLUENT软件介绍
2.5 湍流模型
2.5.1 雷诺应力模式
2.5.2 涡粘性封闭模式
2.6 多相流计算模型
2.6.1 拉格朗日离散相模型
2.6.2 欧拉—欧拉多相流模型
2.7 本章小结
第三章 主轴式滚磨光整湿式加工中介质流场的数值模拟及作用机理
3.1 主轴式滚磨光整湿式加工方法
3.2 数学模型建立
3.2.1 几何模型
3.2.2 控制方程
3.2.3 网格模型及边界设置
3.2.4 计算求解设置
3.3 工件表面压力分析
3.4 工艺参数对工件表面压力的影响
3.4.1 滚筒转速
3.4.2 工件轴心距筒壁的距离
3.4.3 加工介质中滚抛磨块占比
3.5 有效性验证
3.6 本章小结
第四章 主轴式滚磨光整湿式加工工艺参数实验研究
4.1 实验过程
4.1.1 实验设备
4.1.2 实验工件
4.1.3 工艺参数
4.1.4 测试方法
4.2 实验结果与分析
4.2.1 滚筒转速的影响
4.2.2 工件轴心距筒壁距离的影响
4.2.3 滚抛磨块直径的影响
4.2.4 加工介质中滚抛磨块占比的影响
4.3 本章小结
第五章 主轴式滚磨光整湿式加工中材料去除行为研究
5.1 材料去除基本模型
5.2 主轴式滚磨光整湿式加工模拟及实验
5.2.1 数值模拟
5.2.2 加工实验与测试
5.3 响应曲面法实验设计与结果分析
5.3.1 实验设计
5.3.2 结果分析
5.4 材料去除预测模型的建立
5.4.1 建立p·v的多元回归模型
5.4.2 k0 值求解
5.4.3 模型验证与讨论分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术成果
攻读硕士学位期间参与的科研项目
本文编号：3744749
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3744749.html
