区域化固结磨粒气压砂轮对局域强化模具材料去除的研究

发布时间：2017-09-03 11:20

  本文关键词：区域化固结磨粒气压砂轮对局域强化模具材料去除的研究

  更多相关文章： 气压砂轮 局域强化模具 PFC3D 材料去除模型 区域化固结

【摘要】：激光强化技术可大幅度提高模具表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性,改善模具使用性能和提升使用寿命,但另一方面其高硬度自由曲面面形的复杂性、局域强化带来的硬度差异却制约了后续表面精密加工的开展。本文针对模具表面局域强化后产生的硬度差异问题,结合细观力学、Hertz接触理论及断裂力学相关理论,分析磨粒群集效应及材料去除机理。利用PFC3D及Matlab仿真软件,模拟区域化粘结不同磨粒目数与粘结剂百分含量的粘磨层,对材料去除量的影响规律,并进行了相关的实验验证。主要研究内容和成果如下:(1)基于颗粒间接触类型的分析,利用离散元仿真软件PFC3D,从细观力学上探究磨粒目数与粘结剂百分比不同的粘磨层在单轴载荷作用下,接触力网演化、内部配位数和磨粒滑动比例的变化与宏观力学性能之间的联系,并获得粘磨层应力应变曲线。通过实验证明该仿真模型的准确性,以说明粘磨层区域化粘结方法的可行性。(2)基于Hertz接触理论及断裂力学理论,建立单颗磨粒对模具表面的材料去除模型,并且确定粘磨层表面的有效磨粒数。在相同磨削速度与应力情况下,建立不同粘磨层参数的材料去除模型。通过Matlab数值模拟分析各参数对其的影响程度,为针对局域强化模具硬度过渡区而提出的粘磨层区域化粘结光整方案建立依据。(3)基于软固结磨粒群气压砂轮在光整过程中接触应力与磨削速度分布,获得不同粘磨层参数的气压砂轮材料去除预测模型。通过Matlab仿真软件,构建接触区域内强化区所占比例及粘磨层区域化粘结对该类模具表面的材料去除模型。通过实验证明该光整方法能够实现局域强化模具硬度过渡区的材料均匀去除,而使得光整加工后的表面质量大幅提高。本文的研究成果为离散元分析在软固结磨粒气压砂轮光整加工方面的运用提供了借鉴,同时为模具激光强化表面的光整加工,尤其是局域强化表面光整提供了工程指导。
【关键词】：气压砂轮 局域强化模具 PFC3D 材料去除模型 区域化固结
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG74
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 课题的来源11
• 1.2 论文的研究背景及研究意义11-12
• 1.3 模具局域表面强化技术及加工现状12-16
• 1.3.1 局域表面强化模具表面硬度分布13-14
• 1.3.2 模具局域表面强化的加工现状14-16
• 1.4 软固结磨粒群气压砂轮光整加工技术16-18
• 1.5 密集颗粒系统及材料去除理论模型18-19
• 1.6 论文主要研究内容19-21
• 第2章 磨粒群细观组构对宏观力学特性的影响21-38
• 2.1 引言21
• 2.2 磨粒群集效应分析21-27
• 2.2.1 颗粒接触类型22-25
• 2.2.2 粘磨层细观结构25-26
• 2.2.3 磨粒能量损失26-27
• 2.3 粘磨层力学特性仿真分析27-33
• 2.3.1 粘磨层内部磨粒接触力演化分析29-31
• 2.3.2 粘磨层力学特性仿真31-33
• 2.4 粘磨层力学特性实验33-36
• 2.5 本章小结36-38
• 第3章 粘磨层光整去除机理研究38-60
• 3.1 引言38
• 3.2 粘磨层光整模型38-47
• 3.2.1 粘磨层表层受压变形讨论38-43
• 3.2.2 单颗磨粒材料去除量分析43-45
• 3.2.3 有效磨粒数的确定45-47
• 3.3 光整模型参数确定47-51
• 3.3.1 粘磨层表面形貌47-50
• 3.3.2 粘磨层表面硬度50
• 3.3.3 粘磨层弹性模量50-51
• 3.4 材料去除的Matlab数值模拟及实验验证51-58
• 3.4.1 材料去除模型数值模拟51-55
• 3.4.2 预测模型实验验证55-58
• 3.5 本章小结58-60
• 第4章 局域强化模具硬度过渡区气压砂轮光整加工研究60-82
• 4.1 引言60
• 4.2 软固结磨粒群材料去除数值模拟60-69
• 4.2.1 粘磨层磨削压力与速度分布特性60-65
• 4.2.2 软固结磨粒气压砂轮材料去除模型65-66
• 4.2.3 粘磨层参数对材料去除的影响66-69
• 4.3 局域强化模具硬度过渡区光整方法69-73
• 4.3.1 局域强化模具表面硬度分布69-70
• 4.3.2 局域强化模具硬度过渡区光整数值模拟70-73
• 4.4 软固结磨粒群材料光整实验73-80
• 4.4.1 试验方案73-74
• 4.4.2 粘磨层区域化粘结制作工艺74-75
• 4.4.3 粘磨层均匀分布实验结果与分析75-77
• 4.4.4 局域强化模具光整方法验证77-80
• 4.6 本章小结80-82
• 第5章 总结与展望82-84
• 5.1 论文的主要研究内容82-83
• 5.2 未来工作展望83-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-89
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果89

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本文编号：784693