超薄金刚石刀具自动化布料装备与技术研究

发布时间：2017-10-26 00:35

  本文关键词：超薄金刚石刀具自动化布料装备与技术研究

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【摘要】：超薄金刚石刀具具有切削速度高、切削精度高、转动惯量小等特点。能有效降低产品崩边、缺口、裂角等现象的发生。因此,特别适用于精密光学玻璃及电子元件的切割与开槽。目前,日本和美国的超薄金刚石刀具的综合性能最好,但刀具价格最高。国内超薄金刚石刀具的性能一般,价格低廉,性价比低,国际市场竞争力差。金刚石颗粒分布不均匀及刀具的孔隙率较大等缺陷容易造成刀具的切削性能不稳定,加工精度低下,出现崩刃、断裂等失效现象。压坯密度不均匀容易造成成品刀具产生翘曲的现象,这几方面缺陷均会导致生产获得的刀具废品率较高,且刀具的性能较差。在国内烧结法制造超薄金刚石刀具的过程中,粉末物料的混合、称料、装料及摊料等过程均通过人工手工完成,由于人工手工操作的不稳定性,直接导致布料过程中混合物料无法在模具中实现均匀性和一致性分布,且自然堆积式的摊料工艺无法降低混合粉料的孔隙率,这对后续制得优良成品刀具均具有严重影响,从而导致刀具废品率高,综合性能较差。本文实验研究了金刚石混合粉末颗粒在刀具模具中的分布特性,设计了一套可实现连续自动计量、输料、塌料、摊料的自动化布料装备,利用建模软件Solid Works建立布料装备的三维模型,应用离散元理论,利用EDEM软件对模型进行仿真分析,确定运动特性参数,并制造实验设备,通过实验生产证明此设备能有效提高混合物料在模具中的布料均匀性和一致性,提高刀具的综合耐用度及刀具的批次稳定性,增强金刚石刀具的市场竞争性,节约采购企业的成本。
【关键词】：金刚石刀具 容积计量 多螺旋输送 犁耕式密实摊平 自动布料机 EDEM
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG711
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及进展10
• 1.2.1 国外自动冷压机发展现状10
• 1.2.2 国内自动冷压机发展概况10
• 1.3 超薄金刚石刀具简介10-11
• 1.4 粉体成型方法11-15
• 1.4.1 模压成型11-12
• 1.4.2 粉末成型存在的问题12
• 1.4.3 粉末压制方式12-15
• 2 系统总体方案15-21
• 2.1 刀具生产工艺15-16
• 2.1.1 生产工艺流程15
• 2.1.2 混料工艺15-16
• 2.1.3 混料工艺流程16
• 2.1.4 制粒工艺16
• 2.2 总体方案16-20
• 2.3 本章小结20-21
• 3 粉料计量系统21-27
• 3.1 计量方法的分类21-22
• 3.2 容积计量法的工艺优势22
• 3.3 容积法装料工艺现状22-23
• 3.4 计量装置方案23-25
• 3.5 本章小结25-27
• 4 粉料输送系统27-35
• 4.1 输送机概述27
• 4.2 螺旋输送机的工作原理27
• 4.3 螺旋输送机物料运动分析27-30
• 4.4 螺旋输送单元设计及计算30-33
• 4.4.1 螺旋输送机设计参数的确定30-31
• 4.4.2 螺旋轴直径及螺距31-32
• 4.4.3 进料口段螺距32-33
• 4.5 本章小结33-35
• 5 犁耕式摊平密实系统35-39
• 5.1 堆积密度35
• 5.1.1 松散堆积密度35
• 5.1.2 振实堆积密度35
• 5.2 孔隙率对刀具性能的影响35-36
• 5.3 犁耕式摊平密实单元的设计36-38
• 5.4 本章小结38-39
• 6 离散单元法基本理论39-51
• 6.1 离散单元法基本原理39-40
• 6.2 离散元的基本算法40-41
• 6.3 离散元法软球模型与硬球模型41-49
• 6.3.1 软球模型41-46
• 6.3.2 硬球模型46-49
• 6.4 本章小结49-51
• 7 自动化布料装备的EDEM仿真分析51-75
• 7.1 离散元软件EDEM概述51-54
• 7.1.1 EDEM在工程中的应用51
• 7.1.2 EDEM中的功能模块与特点51-54
• 7.2 整体设备布料过程的EDEM仿真54-67
• 7.2.1 EDEM的前处理设置54-63
• 7.2.2 EDEM的求解器设置63-64
• 7.2.3 整体装备的EDEM仿真64-67
• 7.3 各参数对布料设备工作性能的影响分析67-73
• 7.3.1 计量装置系统67-68
• 7.3.2 螺旋输送机系统68-70
• 7.3.3 模具系统70-73
• 7.4 新旧工艺产品对照73-74
• 7.5 本章小结74-75
• 8 总结与展望75-77
• 8.1 文章总结75
• 8.2 展望75-77
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加的科研项目77-79
• 致谢79-81
• 参考文献81-83

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本文编号：1096242