液体磁性磨具孔光整加工工艺参数对加工效果的影响研究

发布时间：2017-07-26 13:32

  本文关键词：液体磁性磨具孔光整加工工艺参数对加工效果的影响研究

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【摘要】：孔作为重要的机械加工特征,广泛存在于航空航天、船舶、兵器和医疗器械等领域相关产品中,其内表面质量对流体传输、运动副间的摩擦等具有重要的影响,已经成为影响产品性能、可靠性、稳定性及使用寿命的重要因素。然而目前可用来提高孔内表面质量的光整加工技术都存在一定的应用局限,对于微小孔,特别是台阶孔、交叉孔、细长管内壁的光整加工技术难题更是难以解决。为此,课题组提出了基于液体磁性磨具的孔光整加工新技术,该技术具有光整质量高、形状适应性强、磨削力可控等优点,对于小孔等复杂型腔的光整难题有特殊的优势,具有较高应用价值。针对该技术加工工艺参数选取缺乏依据,经常造成过加工、欠加工等问题,提出了本课题的研究。本文主要研究内容如下:1)液体磁性磨具孔光整加工机理研究。应用磁畴理论、相变成核理论、偶极矩理论分析了液体磁性磨具的流变特性机理,确定了偶极矩理论在实际计算和强度解释方面更具优势的结论;分析了液体磁性磨具孔光整加工的微观材料去除机理,指出了加工时材料去除形式主要为微切削与疲劳去除;比较了单个磨粒的剪切力模型和“双刃圆模型”,得到了磨料粒径对加工效果的影响规律;建立了基于Preston经典公式的材料去除率模型;综合上述对加工机理的分析,得到了影响孔光整加工材料去除量的主要参数及具体影响规律。2)液体磁性磨具孔光整加工实验研究。依据加工机理,对孔光整加工所需的实验装置进行了整体设计,设计了液体磁性磨具流动时的双循环闭合回路;对实验所需的磁场发生装置和液体磁性磨具挤压装置进行了选型设计;设计并加工了工件夹具;设计了实验方案,研究了加工时间、磨料粒径、电流强度以及入口压力几个主要工艺参数对加工效果的影响规律。3)孔光整加工主要工艺参数对粗糙度降低率的影响分析。以粗糙度降低率为加工效果的衡量指标,设计了正交试验,通过方差分析得到了主要工艺参数对粗糙度降低率影响的主次顺序及影响程度;采用灰色关联分析法验证了方差分析结果的合理性,确定了加工时间对粗糙度降低率影响程度最高,其后依次为磨料粒径、入口压力、电流强度。4)建立了孔光整加工工艺参数与粗糙度降低率之间关系的预测模型。在灰色预测理论和多元线性回归模型的基础上,建立了多变量灰色组合模型,降低了自变量的波动误差,提高了预测准确性,最后结合实验数据,进一步验证了该模型具有较高的预测精度,抗干扰能力较强。本文从理论分析和实验探索两种途径出发,得到了工艺参数对加工效果的影响规律,研究成果将为液体磁性磨具孔光整加工技术的工艺参数选取提供理论依据和方法借鉴。
【关键词】：液体磁性磨具 孔光整加工 工艺参数 正交试验 灰色预测
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG580.6
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 孔内表面光整加工技术综述11-17
• 1.2 液体磁性磨具光整加工技术概述17-20
• 1.2.1 液体磁性磨具的提出背景17-18
• 1.2.2 液体磁性磨具光整加工技术及其主要特点18-20
• 1.3 研究课题的背景、来源及意义20-21
• 1.4 本文主要研究内容21-23
• 第二章 液体磁性磨具孔光整加工机理研究23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 液体磁性磨具的流变性机理23-26
• 2.2.1 液体磁性磨具的组成及微观结构23-24
• 2.2.2 流变特性分析24-26
• 2.3 液体磁性磨具孔光整加工材料去除机理26-32
• 2.3.1 微观材料去除机理分析26-27
• 2.3.2 微观材料去除模型的比较分析27-29
• 2.3.3 宏观材料去除率模型的建立29-32
• 2.4 影响孔光整加工材料去除量的主要因素分析32-33
• 2.5 本章小结33-35
• 第三章 液体磁性磨具孔光整加工实验研究35-57
• 3.1 引言35
• 3.2 孔光整加工实验装置设计35-45
• 3.2.1 实验装置的整体设计35-36
• 3.2.2 磁场发生装置选型设计36-39
• 3.2.3 挤压装置选型设计39-44
• 3.2.4 工件夹具设计44-45
• 3.3 实验设计45-48
• 3.3.1 试件45
• 3.3.2 液体磁性磨具的配制45-47
• 3.3.3 实验方案与工艺步骤47-48
• 3.4 实验结果48-56
• 3.4.1 加工时间对孔光整加工的影响49-50
• 3.4.2 磨料粒径对孔光整加工的影响50-52
• 3.4.3 电流强度对孔光整加工的影响52-53
• 3.4.4 入口压力对孔光整加工的影响53
• 3.4.5 加工表面形貌分析53-56
• 3.5 本章小结56-57
• 第四章 孔光整加工工艺参数对表面粗糙度降低率的影响分析57-73
• 4.1 引言57
• 4.2 正交试验设计57-60
• 4.2.1 正交试验设计流程57-58
• 4.2.2 试验指标及因素水平的确定58-59
• 4.2.3 正交表的选用及实验方案确定59-60
• 4.3 工艺参数对表面粗糙度影响的方差分析60-67
• 4.3.1 方差分析基本原理60-64
• 4.3.2 粗糙度结果的计算与分析64-67
• 4.4 工艺参数对表面粗糙度降低率影响的灰色关联分析67-71
• 4.4.1 灰色关联分析的基本原理67
• 4.4.2 灰色关联分析建模67-68
• 4.4.3 粗糙度降低率的关联度计算与分析68-71
• 4.5 本章小结71-73
• 第五章 孔光整加工粗糙度降低率预测模型73-91
• 5.1 引言73
• 5.2 灰色模型的数学原理73-74
• 5.3 灰色系统模型74-75
• 5.4 基于多变量的灰色组合模型75-78
• 5.5 液体磁性磨具孔光整加工粗糙度降低率模型建立78-87
• 5.5.1 多变量灰色组合模型的建立78-81
• 5.5.2 模型精度检验81-86
• 5.5.3 粗糙度降低率模型建立86-87
• 5.6 多变量灰色组合模型与多元线性回归模型预测精度比较87-89
• 5.7 本章小结89-91
• 第六章 总结与展望91-93
• 6.1 本文主要研究工作91-92
• 6.2 未来研究工作展望92-93
• 参考文献93-97
• 附录97-109
• 一、单因素实验数据97-102
• 二、正交试验数据102-109
• 致谢109-111
• 攻读学位期间发表的学术论文111

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