磨料水射流切割铝合金模型基础研究
发布时间：2021-05-31 15:14
磨料水射流切割的加工过程中环保无污染且没有热损伤产生。在目前的加工方法中,新出现的磨料水射流加工作为一种冷加工方法,由于其独有的特性,可以说是加工领域的一场革命,应用前景广阔。本文通过粒子的冲蚀理论,微观上就单个磨粒对材料切割过程进行理论分析;对磨料水射流的横移速度、射流压力、磨料粒度、磨料流量和靶距这5个参数进行了分析,分析它们对切割质量的影响。以铝合金（AL7075-T6）为试件进行磨料水射流切割试验,通过单因素试验,确定了合理的工艺参数水平。进行正交试验,通过极差分析,得出5个工艺参数对切割质量的影响主次关系和工艺参数的最佳组合。建立磨料水射流切割铝合金的回归模型,并验证了该回归模型。预测值的相对误差在允许范围内。根据切割试验数据,建立基于BP神经网络的磨料水射流切割铝合金模型,对所建立的网络模型进行仿真验证,以检测网络模型的性能,对比所取的6组验证数据,BP神经网络模型预测的切割断面粗糙度与实际切割断面粗糙度最大相对误差绝对值为9.09%,这说明基于BP神经网络的磨料水射流切割铝合金模型精度较高。为了进一步提高磨料水射流切割铝合金模型精度,采用RBF神经网络建立磨料水射流切割铝...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磨料水射流的加工的应用实例
西华大学硕士学位论文92磨料水射切割理论研究2.1磨料水射流切割微观机理研究磨料水射流加工是在纯水射流中加入磨料，并在喷嘴内通过高压水加速形成高能磨料射流对工件进行切割。与纯水射流相比，磨料粒子的加入显著提高了磨料水射流的切割能力，使得磨料水射流技术在除锈、切割以及工业清洗等方面得到了更广泛的应用。磨料水射流对材料的加工过程为：首先是磨料粒子对被加工材料的磨削和冲蚀，然后磨料粒子产生的剪切力对工件进行破坏，磨料粒子使被加工的材料脱落，来达到对工件的加工。每个磨料粒子都可以看成一把高速流动的刀具，磨料粒子对工件加工的微观过程，如图2.1所示。磨料水射流对塑性材料进行加工时，磨料射流束不能一次性完成对工件的切割任务，只能通过不断的对塑性材料进行推挤作用，使塑性材料产生月牙形状的凸起。现有的冲蚀、磨削研究证明：产生月牙形状凸起原因是磨料颗粒的能量过大，这种能量足以让加工工件的表面产生塑性变形，通过不断受到新的磨料颗粒冲蚀、磨削。这种塑性变形过程不断的重复，当到达材料的拉伸极限时，这时候工件表面就会产生裂纹，被切削的材料逐渐脱离工件，从而实现磨料粒子对工件的去除。图2.1磨料颗粒切割加工模型Fig.2.1Cuttingmodeofabrasiveparticle在磨料水射流切割过程中，对材料的去除方式主要是磨粒对材料的冲蚀作用，射流的压力作用对磨料颗粒进行加速，使得磨粒具有很大动能，同时对材料的累积冲蚀，从而达到去除材料的目的[41-43]。（1）磨料粒子的冲击力
磨料水射流切割铝合金模型基础研究12入工件的深度增大，由于射流的能量减弱，射流的切割能力减小，工件上的射流方向与喷嘴的进给方向相反，如图2.2a所示。随着射流加工的深入，射入工件的射流与原射流的偏转将会变大，与喷嘴的进给方向发生大的偏差，磨料粒子与水射流分离，磨料粒子继续对工件进行冲蚀，导致磨料粒子出现过分集中冲蚀，由于这种现象的产生，使得磨料射流加工的切割面的磨削作用增加，在切割面形成阶梯，如图2.2b所示。在阶梯的逐渐形成中，磨料水射流将不断的发生偏转，随着阶梯的不断增加，磨削量降低，当射流的偏转与原射流垂直时，阶梯形成[15]，如图2.2c所示。随着喷嘴继续向进给方向移动，再次进行平滑切割磨削[43]。图2.2磨料水射流切割过程Fig.2.2CuttingprocessofAWJ2.3磨料水射流切割工艺参数磨料水射流切割过程中，对切割性能影响的参数很多，在试验中，我们通常只研究对试验结果影响较大，并且比较容易控制的参数。其中磨料水射流系统参数有：聚焦管直径、聚焦管长度、磨料粒径、种类及磨料流量、磨料混合射流的方式、切割头直径、磨料射流流量、射流压力等；加工参数有：喷嘴的切割速度、射流加工角度、靶距等。材料参数有：加工路径、材料的厚度、加工质量、加工方式、加工材料的种类以及材料厚度等[44]。影响工件切割质量的工艺参数有：（1）射流压力射流压力是射流加工的重要参数，它对加工工件的质量有很大的影响。一般来说，射流速度越大，磨粒的动能越大，系统的切割性能越高。因此在相同切割速度下，随着
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GRNN神经网络模型的交通运输能力预测研究[J]. 王菁,刘畅. 南方农机. 2019(24)
[2]基于GRNN的冻融期土壤蒸发预测[J]. 冯慧君,郑秀清,陈军锋,薛静,李晓敏,解雪,苗春燕. 水电能源科学. 2019(12)
[3]基于GRNN的水下爆炸容器动态响应预测[J]. 李琳娜,李甜,钟冬望,涂圣武,刘洋. 爆破. 2018(04)
[4]基于GA-GRNN的RFID室内定位算法[J]. 宋宁佳,崔英花. 计算机工程. 2019(11)
[5]正交实验设计优选教学方法的应用研究[J]. 邹玉叶. 科教导刊(上旬刊). 2018(06)
[6]磨料水射流切割钢板过程参数优化研究[J]. 陈正雄,武美萍,强争荣. 机械科学与技术. 2017(12)
[7]高压水射流研究现状及应用[J]. 曹国强,张睿. 沈阳航空航天大学学报. 2017(03)
[8]磨料水射流切割技术研究现状及其发展趋势[J]. 弓永军. 液压与气动. 2016(10)
[9]基于正交实验设计的并联机构误差分析[J]. 梁胜龙,毕长飞. 机床与液压. 2016(09)
[10]微磨料水射流加工技术研究现状[J]. 李增强,赵佩杰,宋雨轩,孙涛. 纳米技术与精密工程. 2016(02)
硕士论文
[1]航空铝合金各向异性切削加工本构模型构建与应用研究[D]. 孟莹.济南大学 2019
[2]超高压磨料水射流切割机床故障诊断研究[D]. 曾修文.西华大学 2019
[3]改进GABP算法的磨料水射流切割质量智能控制研究[D]. 鄢烈忠.西华大学 2018
[4]激光辅助水射流微细加工氮化硅陶瓷的去除机理与工艺研究[D]. 王良.山东大学 2017
[5]硬脆材料磨料水射流切割深度的预测及试验研究[D]. 宋金来.哈尔滨理工大学 2016
[6]基于磨料水射流的铝合金轮毂表面处理研究[D]. 张丽.西华大学 2015
[7]关于若干回归模型的研究[D]. 敬晓英.长安大学 2011
[8]基于神经网络的路段行程时间预测研究[D]. 来建波.云南大学 2011
[9]水射流微细加工技术的研究[D]. 马超.西华大学 2007
[10]磨料水射流切割断面质量控制的研究[D]. 杨桂林.西华大学 2006
本文编号：3208484
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磨料水射流的加工的应用实例
西华大学硕士学位论文92磨料水射切割理论研究2.1磨料水射流切割微观机理研究磨料水射流加工是在纯水射流中加入磨料，并在喷嘴内通过高压水加速形成高能磨料射流对工件进行切割。与纯水射流相比，磨料粒子的加入显著提高了磨料水射流的切割能力，使得磨料水射流技术在除锈、切割以及工业清洗等方面得到了更广泛的应用。磨料水射流对材料的加工过程为：首先是磨料粒子对被加工材料的磨削和冲蚀，然后磨料粒子产生的剪切力对工件进行破坏，磨料粒子使被加工的材料脱落，来达到对工件的加工。每个磨料粒子都可以看成一把高速流动的刀具，磨料粒子对工件加工的微观过程，如图2.1所示。磨料水射流对塑性材料进行加工时，磨料射流束不能一次性完成对工件的切割任务，只能通过不断的对塑性材料进行推挤作用，使塑性材料产生月牙形状的凸起。现有的冲蚀、磨削研究证明：产生月牙形状凸起原因是磨料颗粒的能量过大，这种能量足以让加工工件的表面产生塑性变形，通过不断受到新的磨料颗粒冲蚀、磨削。这种塑性变形过程不断的重复，当到达材料的拉伸极限时，这时候工件表面就会产生裂纹，被切削的材料逐渐脱离工件，从而实现磨料粒子对工件的去除。图2.1磨料颗粒切割加工模型Fig.2.1Cuttingmodeofabrasiveparticle在磨料水射流切割过程中，对材料的去除方式主要是磨粒对材料的冲蚀作用，射流的压力作用对磨料颗粒进行加速，使得磨粒具有很大动能，同时对材料的累积冲蚀，从而达到去除材料的目的[41-43]。（1）磨料粒子的冲击力
磨料水射流切割铝合金模型基础研究12入工件的深度增大，由于射流的能量减弱，射流的切割能力减小，工件上的射流方向与喷嘴的进给方向相反，如图2.2a所示。随着射流加工的深入，射入工件的射流与原射流的偏转将会变大，与喷嘴的进给方向发生大的偏差，磨料粒子与水射流分离，磨料粒子继续对工件进行冲蚀，导致磨料粒子出现过分集中冲蚀，由于这种现象的产生，使得磨料射流加工的切割面的磨削作用增加，在切割面形成阶梯，如图2.2b所示。在阶梯的逐渐形成中，磨料水射流将不断的发生偏转，随着阶梯的不断增加，磨削量降低，当射流的偏转与原射流垂直时，阶梯形成[15]，如图2.2c所示。随着喷嘴继续向进给方向移动，再次进行平滑切割磨削[43]。图2.2磨料水射流切割过程Fig.2.2CuttingprocessofAWJ2.3磨料水射流切割工艺参数磨料水射流切割过程中，对切割性能影响的参数很多，在试验中，我们通常只研究对试验结果影响较大，并且比较容易控制的参数。其中磨料水射流系统参数有：聚焦管直径、聚焦管长度、磨料粒径、种类及磨料流量、磨料混合射流的方式、切割头直径、磨料射流流量、射流压力等；加工参数有：喷嘴的切割速度、射流加工角度、靶距等。材料参数有：加工路径、材料的厚度、加工质量、加工方式、加工材料的种类以及材料厚度等[44]。影响工件切割质量的工艺参数有：（1）射流压力射流压力是射流加工的重要参数，它对加工工件的质量有很大的影响。一般来说，射流速度越大，磨粒的动能越大，系统的切割性能越高。因此在相同切割速度下，随着
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GRNN神经网络模型的交通运输能力预测研究[J]. 王菁,刘畅. 南方农机. 2019(24)
[2]基于GRNN的冻融期土壤蒸发预测[J]. 冯慧君,郑秀清,陈军锋,薛静,李晓敏,解雪,苗春燕. 水电能源科学. 2019(12)
[3]基于GRNN的水下爆炸容器动态响应预测[J]. 李琳娜,李甜,钟冬望,涂圣武,刘洋. 爆破. 2018(04)
[4]基于GA-GRNN的RFID室内定位算法[J]. 宋宁佳,崔英花. 计算机工程. 2019(11)
[5]正交实验设计优选教学方法的应用研究[J]. 邹玉叶. 科教导刊(上旬刊). 2018(06)
[6]磨料水射流切割钢板过程参数优化研究[J]. 陈正雄,武美萍,强争荣. 机械科学与技术. 2017(12)
[7]高压水射流研究现状及应用[J]. 曹国强,张睿. 沈阳航空航天大学学报. 2017(03)
[8]磨料水射流切割技术研究现状及其发展趋势[J]. 弓永军. 液压与气动. 2016(10)
[9]基于正交实验设计的并联机构误差分析[J]. 梁胜龙,毕长飞. 机床与液压. 2016(09)
[10]微磨料水射流加工技术研究现状[J]. 李增强,赵佩杰,宋雨轩,孙涛. 纳米技术与精密工程. 2016(02)
硕士论文
[1]航空铝合金各向异性切削加工本构模型构建与应用研究[D]. 孟莹.济南大学 2019
[2]超高压磨料水射流切割机床故障诊断研究[D]. 曾修文.西华大学 2019
[3]改进GABP算法的磨料水射流切割质量智能控制研究[D]. 鄢烈忠.西华大学 2018
[4]激光辅助水射流微细加工氮化硅陶瓷的去除机理与工艺研究[D]. 王良.山东大学 2017
[5]硬脆材料磨料水射流切割深度的预测及试验研究[D]. 宋金来.哈尔滨理工大学 2016
[6]基于磨料水射流的铝合金轮毂表面处理研究[D]. 张丽.西华大学 2015
[7]关于若干回归模型的研究[D]. 敬晓英.长安大学 2011
[8]基于神经网络的路段行程时间预测研究[D]. 来建波.云南大学 2011
[9]水射流微细加工技术的研究[D]. 马超.西华大学 2007
[10]磨料水射流切割断面质量控制的研究[D]. 杨桂林.西华大学 2006
本文编号：3208484
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