基于流体动压效应的磨粒流光整加工机理研究

发布时间：2017-09-09 07:00

  本文关键词：基于流体动压效应的磨粒流光整加工机理研究

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【摘要】：针对高强、高硬材料复杂工件表面精整加工,提出了一种基于流体动压效应的磨粒流光整加工方法,即利用多轴数控加工机床,采用圆柱工具替换铣刀,将工件浸入按一定比例配制的磨粒混合液中,依靠高速旋转的圆柱工具产生的流体动压效应,将磨粒混合液带入楔形加工区域,去除材料,既继承了传统磨粒流光整加工方法在不破坏尺寸精度和形状精度的前提下提高表面质量,且对运动精度要求不高等优势,又克服了对加工位置去除量不可控等缺点。本文对该加工方法的机理进行了理论分析和实验探究,主要工作包括以下几个方面:(1)基于固-液两相流动基本原理,建立两相流运动理论模型,应用FLUENT离散颗粒模型对加工区域速度场和压力场进行仿真分析,追踪单个颗粒在流场中的运动轨迹。(2)通过对磨粒磨损理论的研究,结合磨粒在流场中的运动情况,建立单颗磨粒材料去除模型,在楔形加工区域内,加工方式由两体研磨逐渐转变为三体抛光,依靠加工冲击和剪切挤压两种方式去除材料。(3)以钛合金材料为研究对象,在高速数控机床进行加工实验,利用WGL光电轮廓仪测量实验结果。实验测得加工前表面粗糙度约为0.3微米,加工后表面粗糙度为0.1微米左右,从而证明了回转工具约束的磨粒流加工应用于钛合金表面光整的可行性。通过观察表面微观形貌,验证了两体研磨和三体抛光加工的材料去除机理。
【关键词】：磨粒流光整加工 机理 两相流 有限元分析 工艺试验
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG664
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 引言13
• 1.2 磨粒流光整加工技术分类13-17
• 1.2.1“硬性”磨粒流光整加工技术14-16
• 1.2.2“软性”磨粒流光整加工技术16-17
• 1.3 磨粒流光整加工技术的特点17-18
• 1.4 磨粒流光整加工技术国内外研究现状18-20
• 1.4.1 国外研究现状18-19
• 1.4.2 国内研究现状19-20
• 1.5 磨粒流光整加工技术发展趋势20-21
• 1.5.1 磨粒流光整加工机理的深入研究20
• 1.5.2 磨粒流加工向数控化、集成化、智能化和虚拟化的方向发展20
• 1.5.3 磨粒流加工工艺的发展创新20-21
• 1.5.4 磨粒、磨液的研究和开发21
• 1.6 课题的研究目的和意义21
• 1.7 本论文的主要研究工作21-23
• 第二章 流体动压效应下磨粒的运动分析23-43
• 2.1 引言23
• 2.2 光整加工的基本原理23-24
• 2.3 两相流动的理论基础24-30
• 2.3.1 两相流的定义与分类24
• 2.3.2 流体颗粒动力学分析24-27
• 2.3.3 固液两相流运动基本方程27-29
• 2.3.4 固液两相流数值模拟模型29-30
• 2.4 磨粒流场仿真与分析30-42
• 2.4.1 计算流体力学CFD概述30-32
• 2.4.2 FLUENT简介32-33
• 2.4.3 两相流模型33-34
• 2.4.4 磨粒流场有限元模型的建立及边界设置34-37
• 2.4.5 仿真结果分析37-42
• 2.5 本章小结42-43
• 第三章 流体动压驱动磨粒加工的材料去除建模和机理研究43-50
• 3.1 引言43
• 3.2 磨粒磨损概述43-45
• 3.2.1 磨粒磨损的定义43
• 3.2.2 磨粒磨损的分类43-44
• 3.2.3 磨粒磨损机理44
• 3.2.4 影响磨粒磨损的因素44-45
• 3.3 单颗粒材料去除模型45-47
• 3.3.1 两体研磨加工单颗磨粒运动分析45-46
• 3.3.2 两体研磨加工单颗材料去除模型46-47
• 3.3.3 三体加工单颗磨粒运动分析47
• 3.3.4 三体加工单颗粒材料去除模型47
• 3.4 磨削区材料去除机理分析47-49
• 3.4.1 加工冲击磨损机理48
• 3.4.2 剪切挤压磨损机理48-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第四章 流体动压效应下磨粒的材料去除实验与工艺研究50-62
• 4.1 引言50
• 4.2 实验设计50-54
• 4.2.1 实验平台50-51
• 4.2.2 磨粒的选取51-52
• 4.2.3 实验流程52-54
• 4.3 实验结果分析54-61
• 4.3.1 磨损机理验证实验及结果分析54-57
• 4.3.2 加工参数对比实验及结果分析57-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 5.1 总结62
• 5.2 未来工作的展望62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 高航;吴鸣宇;付有志;郭东明;;流体磨料光整加工理论与技术的发展[J];机械工程学报;2015年07期

2 李敏;袁巨龙;吴U，

本文编号：818960