单磨粒磨削的物理模拟平台设计与实验研究

发布时间：2017-08-29 08:24

  本文关键词：单磨粒磨削的物理模拟平台设计与实验研究

  更多相关文章： 单磨粒磨削 45号钢 低速划痕 磨削力 有限元仿真

【摘要】：磨削加工是一种应用非常广泛的精密切削加工方法之一。磨削过程中包括材料的去除、磨屑的形成和磨粒的磨损,并产生磨削力、磨削热等。磨削过程中产生的磨削力、磨削表面等物理量可以表征磨削中的基本特征和规律,因此研究磨削力和磨削表面等物理量可以对磨削过程深入了解。本论文在数控车床上搭建实验平台,对常用钢材45号钢的磨削性能进行了系统研究,并用有限元仿真实现单磨粒磨削过程,达到提高磨削表面质量的目的。研究工作主要包括： (1)针对现有单磨粒磨削研究中存在的主要问题,设计了能够达到较高磨削速度的实验方案；设计了单磨粒磨削试验装置,搭建磨削力测量系统。 (2)对45号钢进行低速划痕实验,并用白光干涉仪对划痕进行了测量。研究了低速划擦下,45号钢材料在不同压力下的划痕形貌和划痕深度变化情况。 (3)对45号钢进行了单磨粒磨削实验,测量了不同磨削速度和深度下的磨削力,分析了磨削力(比)随磨削速度的变化情况以及相同磨削深度下磨削力随磨削速度的变化情况。 (4)建立了单磨粒磨削的有限元模型,从仿真角度研究单磨粒磨削的磨削机理。通过有限元软件对不同条件下的单颗金刚石磨粒的磨削过程进行了仿真。从磨削温度和磨削力两个方面对仿真结果进行了分析,研究了磨削速度、磨削深度对磨削力和磨削温度的影响。
【关键词】：单磨粒磨削 45号钢 低速划痕 磨削力 有限元仿真
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG580.6
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 目录8-10
• 1 引言10-20
• 1.1 选题背景及其意义10-12
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 论文研究的背景和意义10-12
• 1.2 磨削技术的研究现状12-15
• 1.3 单磨粒磨削的研究现状15-18
• 1.4 本论文的主要研究工作18-20
• 2 单磨粒磨削实验平台设计20-34
• 2.1 单磨粒磨削运动过程分析20-21
• 2.2 单磨粒磨削实验原理21-24
• 2.2.1 钟摆实验法22
• 2.2.2 球-盘摩擦实验法22-23
• 2.2.3 直线划擦实验法23
• 2.2.4 楔形滑擦实验法23-24
• 2.3 试验平台搭建24-31
• 2.3.1 试验机床选择24-26
• 2.3.2 单颗金刚石磨粒工具制备26-27
• 2.3.3 试验工件结构设计27-28
• 2.3.4 磨削力测量系统28-29
• 2.3.5 夹具结构设计29-31
• 2.4 试验装置强度校核31-32
• 2.5 本章小结32-34
• 3 单磨粒磨削实验研究34-52
• 3.1 试验条件和试验方法34-35
• 3.1.1 试验条件34-35
• 3.1.2 试验方法35
• 3.2 单磨粒磨削力变化趋势35-45
• 3.2.1 单磨粒磨削力随磨削深度变化趋势39-42
• 3.2.2 单磨粒磨削力随磨削速度变化趋势42-45
• 3.3 低速划痕实验研究45-50
• 3.3.1 实验方案设计45-46
• 3.3.2 实验结果分析46-50
• 3.4 本章小结50-52
• 4 单磨粒切削有限元仿真52-72
• 4.1 单磨粒切削物理力学模型建立52-55
• 4.1.1 单磨粒切削物理模型52-53
• 4.1.2 单磨粒切削力学模型建立53-55
• 4.2 单磨粒切削有限元仿真模型建立55-59
• 4.2.1 有限元模拟仿真方法56-57
• 4.2.2 磨粒几何模型57-58
• 4.2.3 45号钢材料本构模型58-59
• 4.3 单磨粒切削仿真参数设计59-61
• 4.4 仿真结果分析61-71
• 4.4.1 仿真与实验切削力对比63-66
• 4.4.2 耕犁-切削转变临界深度66-67
• 4.4.3 磨粒形状对磨削力的影响67-69
• 4.4.4 磨粒材料对磨削力的影响69
• 4.4.5 磨削过程中的材料温度变化69-71
• 4.5 本章小结71-72
• 5 结论与展望72-74
• 5.1 全文总结72
• 5.2 研究展望72-74
• 参考文献74-76
• 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果76-80
• 学位论文数据集8

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本文编号：752285