孔表面动态涡流式滚磨光整加工技术方案及分析

发布时间：2017-09-18 08:04

  本文关键词：孔表面动态涡流式滚磨光整加工技术方案及分析

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【摘要】：表面光整加工作为机械加工中最后的一道加工工序，在提高产品质量、性能和使用寿命等方面起着至关重要的作用。在机械加工中，孔的加工量占机械加工总量的相当大一部分比例，但由于孔的结构特点，致使许多现有的光整加工方法不能高效经济的被应用于对其表面进行光整加工。涡流式滚磨光整加工作为近几十年发展起来的一种新型光整加工工艺，相对其它光整加工技术具有一些显著的优势，例如具有加工能力强，加工效率高，容易实现自动化的特点；同时也具有一定的局限性，一般只适用于中小型零件外表面光整加工。本文针对大尺寸直孔的结构特点，借鉴传统涡流式滚磨光整加工过程中筒壁磨损的启发，提出了一种大尺寸直孔表面动态涡流式滚磨光整加工新方法，研究内容和主要成果如下： 1.对传统涡流滚磨光整加工装置重新进行结构改进，扩大了其光整加工应用范围，使之能对大尺寸直孔表面进行光整加工。 2.对动态涡流式滚磨光整加工机理进行了简介，并对加工时磨料的受力和运动进行了分析和模拟。 3.利用三维离散元法分别对动态涡流式滚磨光整加工过程的动力学模型和接触模型进行了建立，运用EDEM离散元软件对磨料的运动进行了可视化仿真，，通过分析加工时磨料的速度、磨料与工件间的法向接触力和接触次数等，探讨不同加工参数对磨料运动和加工效果的影响。 4.对动态涡流式滚磨光整加工进行实验研究，对转速、加工时间和磨料半径等主要因素进行正交试验，分析不同影响因素对加工效果的影响程度，并得出较优的加工参数。 本文利用EDEM离散元软件系统的分析了不同加工参数对动态涡流式滚磨光整加工下磨料运动变化的影响规律，进而对加工参数对光整加工效果的影响进行理论分析，研究成果对动态涡流式滚磨光整加工理论有一定的补充作用；这对动态涡流式滚磨光整加工机型的设计和加工参数的优化提供了理论依据；另一方面，可以代替设备定型前大量的繁杂实验，可以缩短设计周期和提高设计效率。对于推动表面滚磨光整加工技术的进一步发展及推广应用具有十分重要的意义。
【关键词】：孔表面 滚磨光整加工 动态涡流式滚磨 三维离散元 EDEM仿真
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG58
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 引言10-11
• 1.2 表面光整加工技术概述11-12
• 1.3 表面光整加工的未来发展方向12-14
• 1.4 大尺寸孔表面光整加工概述14-20
• 1.4.1 珩磨加工14-15
• 1.4.2 滚压加工15-16
• 1.4.3 研磨加工16-17
• 1.4.4 挤压珩磨加工17-18
• 1.4.5 磁性磨粒光整加工18-19
• 1.4.6 动力刷加工19-20
• 1.4.7 气粒两相螺旋流光整加工20
• 1.5 大尺寸孔表面光整加工方法的研究现状20-22
• 1.6 本课题研究内容22-24
• 第二章 传统涡流式滚磨光整加工概述24-28
• 2.1 传统涡流式滚磨光整加工装置介绍24-25
• 2.2 影响加工效果的主要因素25-26
• 2.2.1 离心底盘形状及固定筒壁形状25
• 2.2.2 离心底盘的转速25
• 2.2.3 混合物的装入量25-26
• 2.3 孔表面动态涡流式滚磨光整加工技术方案的提出26
• 2.4 本章小结26-28
• 第三章 孔表面动态涡流式滚磨光整加工理论分析28-38
• 3.1 孔表面动态涡流式滚磨光整加工原理简介28-29
• 3.2 磨料颗粒的运动及受力分析29-36
• 3.2.1 磨料颗粒运动的数学模型29-32
• 3.2.2 磨料颗粒的运动模拟及分析32-35
• 3.2.3 磨料颗粒的受力分析35-36
• 3.3 本章小结36-38
• 第四章 孔表面动态涡流式滚磨光整加工过程仿真及分析38-62
• 4.1 基于离散元法的分析软件 EDEM 简介38-40
• 4.1.1 离散元法发展现状介绍38-39
• 4.1.2 离散元软件介绍39-40
• 4.2 磨料颗粒和边界的几何模型40-41
• 4.2.1 磨料颗粒的几何模型40
• 4.2.2 边界几何模型40-41
• 4.3 磨料颗粒的接触模型41-44
• 4.3.1 法向接触力的计算42
• 4.3.2 切向接触力的计算42-43
• 4.3.3 合力和合力矩的计算43
• 4.3.4 弹性系数和阻尼系数的确定43-44
• 4.4 磨料颗粒模型的运动方程44-45
• 4.5 孔表面动态涡流式滚磨光整加工仿真45-48
• 4.5.1 动态涡流式滚磨光整加工装置模型的建立45-46
• 4.5.2 EDEM 中仿真条件设定46-48
• 4.6 孔表面动态涡流式滚磨光整加工仿真结果分析48-60
• 4.6.1 不同底盘转速对磨料运动状态的影响分析48-53
• 4.6.2 不同磨料填充量对磨料运动状态的影响分析53-56
• 4.6.3 不同磨料半径对磨料运动状态的影响分析56-60
• 4.7 本章小结60-62
• 第五章 孔表面动态涡流式滚磨光整加工实验研究62-68
• 5.1 实验装置及相关物料的选择62-65
• 5.1.1 实验装置介绍62-63
• 5.1.2 实验加工工件选取63-64
• 5.1.3 磨料选取64
• 5.1.4 磨剂选取64
• 5.1.5 测量仪器选取64-65
• 5.2 正交实验设计65-67
• 5.2.1 正交实验介绍65
• 5.2.2 正交实验设计65-66
• 5.2.3 正交实验结果及分析66-67
• 5.3 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-72
• 6.1 总结68-69
• 6.2 展望69-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文78

【参考文献】

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本文编号：874330