双转盘偏心槽精密球体研磨机理及其工艺研究

发布时间：2017-10-07 06:28

  本文关键词：双转盘偏心槽精密球体研磨机理及其工艺研究

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【摘要】：高精度的硬质合金球可以用于航空、航天、石油钻探等多种使用环境恶劣的工作环境中,其精度、耐磨性、寿命等都对使用设备的可靠性、稳定性有着决定性的影响。现有的加工方法由于大量依靠工人的工作经验,受到人为因素影响很大,所加工的硬质合金球一致性较差,成品率和加工效率很低。目前对硬质合金球的加工方式的研究大多处于实验室研究阶段,大批量、高精度的研磨方法和研磨设备尚在研发过程中,缺少可以投入实际生产的高精度硬质合金球研磨设备。针对航空航天事业中,动压气浮轴承对高精度硬质合金球的需求,本文研究了GT35钢结硬质合金,提出了一种新的高精密硬质合金球研磨方案。通过对这种研磨方案的理论分析、仿真分析,对该研磨方案进行了理论阐述。研制了以该研磨方式为基础的研磨样机,并对研磨工艺进行了初步探索。本文主要研究内容如下:针对GT35硬质合金材料特性,通过压痕实验、划痕实验和摩擦磨损实验进行了研究,对这种目前尚未完全成熟的硬质合金材料的硬度、材料均匀性、不同载荷下切削特性、不同温度和转速下摩擦磨损行为有了详细的了解,为GT35硬质合金球研磨提供实验基础,也对该材料的研究提供了一定的参考。针对硬质合金高精度加工要求,提出了双转盘偏心V形槽研磨方法,对该研磨方式进行了几何运动研究。分析了该研磨方式下,球体运动过程中,V形槽角度、偏心距、V形槽圆形半径、下研磨盘转速、上研磨盘转速对球体自转轴角度、自转角速度和公转角速度的影响。探究了单个球体球度误差降低、批量球体一致性提高过程,并对双转盘偏心V形槽研磨方式的特点进行了总结。针对双转盘偏心V形槽研磨方式的研磨轨迹进行了仿真分析,使用MATLAB软件建立了数值仿真模型,并使用正交试验方法分析了各研磨参数对研磨轨迹的影响。研制了双转盘偏心V形槽研磨样机。以此样机为实验基础,研究了双转盘偏心V形槽研磨精度的影响因素。通过正交试验,对GT35硬质合金研磨加工工艺参数进行了优化。本文对于GT35硬质合金材料、双转盘偏心V形槽研磨原理、实验样机制备及工艺参数的研究对高精度硬质合金球研磨具有很高的指导价值,为高精度硬质合金球的制备提供了新的方法与工艺。
【关键词】：GT35硬质合金 研磨轨迹仿真 硬质合金球 双转盘研磨 偏心V形槽
【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】：TG580.68
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-26
• 1.1 课题来源与研究背景14-15
• 1.2 国内外研究现状15-24
• 1.2.1 成球机理的研究15-16
• 1.2.2 成球加工方法的研究16-22
• 1.2.3 研磨工艺的研究22-23
• 1.2.4 硬质合金球球度评价方法23-24
• 1.3 本文的主要研究内容24-26
• 第二章 GT35硬质合金材料特性研究26-38
• 2.1 引言26
• 2.2 压痕法研究GT35硬质合金材料特性26-29
• 2.2.1 GT35硬质合金压痕实验装置与方法26-28
• 2.2.2 实验结果分析28-29
• 2.3 划痕法研究GT35硬质合金材料去除形式29-32
• 2.3.1 GT35硬质合金划痕实验设备与方案29-30
• 2.3.2 实验结果与分析30-32
• 2.4 摩擦磨损实验研究GT35硬质合金摩擦磨损性能32-36
• 2.4.1 GT35硬质合金研磨实验设备与方案32-34
• 2.4.2 实验结果与分析34-36
• 2.5 本章小结36-38
• 第三章 双转盘偏心V形槽研磨方式原理研究38-55
• 3.1 引言38
• 3.2 双转盘偏心V形槽研磨方式球坯运动分析38-49
• 3.2.1 双转盘偏心V形槽几何分析38-42
• 3.2.2 研磨参数对球面成形的影响分析42-49
• 3.3 双转盘偏心V形槽研磨方式球面成形分析49-52
• 3.3.1 单个硬质合金球成球过程分析49-51
• 3.3.2 批量研磨过程中球体一致性过程分析51-52
• 3.4 双转盘偏心V形槽研磨方式特点52-53
• 3.5 本章小结53-55
• 第四章 双转盘偏心V形槽研磨方式研磨轨迹的研究55-64
• 4.1 引言55
• 4.2 双转盘偏心V形槽研磨方式几何分析55-59
• 4.2.1 双转盘偏心V形槽研磨轨迹点计算55-57
• 4.2.2 研磨轨迹均匀性评价仿真模型建立57-59
• 4.3 双转盘偏心V形槽研磨轨迹仿真59-63
• 4.3.1 仿真试验设计与试验条件59-60
• 4.3.2 仿真试验结果与分析60-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第五章 硬质合金球研磨工艺参数优化64-78
• 5.1 引言64
• 5.2 双转盘偏心V形槽研磨机研制64-68
• 5.2.1 双转盘偏心V形槽研磨设备系统构成64
• 5.2.2 双转盘偏心V形槽研磨样机64-68
• 5.3 双转盘偏心V形槽研磨试验与分析68-77
• 5.3.1 双转盘偏心V形槽研磨试验影响因素分析68-73
• 5.3.2 双转盘偏心V形槽研磨试验73-77
• 5.4 本章小结77-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 总结78-79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文85-86

【参考文献】

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本文编号：987443