软固结磨粒群的应力群积效应及磨粒磨损研究

发布时间：2017-09-29 20:01

  本文关键词：软固结磨粒群的应力群积效应及磨粒磨损研究

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【摘要】：模具行业在现代社会中具有非常重要的作用,为了提高模具的使用性能和寿命,激光表面强化技术得到了越来越广泛的应用。然而在提高模具性能的同时,也给模具的加工带来了难度。对于自由曲面的光整加工,刚性研磨工具难以与工件曲面形成良好的面接触,加工精密表面不但质量不稳定且加工效率低。本人所在课题组提出了软固结磨粒气压砂轮光整加工技术以解决上述问题。本文在软固结气压砂轮现有研究的基础上,对软固结磨粒群的接触力网进行了分析,然后利用离散元软件对接触力网进行了仿真,最后分析了软固结磨粒的磨损形式和机理。本文主要内容有以下几个方面： (1)介绍了离散元中最常用的硬球模型和软球模型。然后描述了硬球模型的碰撞模型、颗粒运动方程以及基于硬球模型的颗粒离散元模拟流程图。最后根据软球模型建立了软固结磨粒群加工时的法向接触模型、切向接触模型和滚动接触模型。 (2)力链是磨粒群内部受力变形以及能量耗散的主要原因,分析了软固结磨粒群接触力网及应力群积效应,并通过仿真和实验验证了软固结磨粒群的接触力大于游离磨粒的接触力。 (3)软固结磨粒群在磨削时能受到橡胶基体的柔性支撑,其磨削特性既不同于砂带,也不同于游离磨粒。然而气压砂轮有效加工的时间很短,磨损情况较为严重。针对这一情况,本文分析了软固结磨粒群磨粒的磨损过程及磨损机理,通过实验分析了气压砂轮自转速度ω、下压量d及磨粒种类等对气压砂轮磨损过程的影响规律,并对不同种类磨粒的磨损表面形式进行了观测。结果表明：软固结磨粒磨损可以分为初期磨损阶段、正常磨损阶段和严重磨损阶段；磨粒的磨损随着气压砂轮自转速度ω和下压量d的增大而变得严重,但是当气压砂轮自转速度ω增加到某一定的值时,磨粒的磨损反而会下降。 本文研究成果对利用软固结磨粒气压砂轮进行光整加工具有一定的应用价值。
【关键词】：软固结气压砂轮 离散单元法 软球模型 接触力网 磨粒磨损 砂轮自转速度ω 下压量d 磨损形式
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH117;TG743
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 课题的来源10
• 1.2 论文研究背景及研究意义10-12
• 1.3 模具加工方法研究现状12-17
• 1.3.1 磨削加工技术12-13
• 1.3.2 研磨加工技术13-14
• 1.3.3 抛光加工技术14-17
• 1.4 密集颗粒系统内的接触力网17-18
• 1.5 磨损机理分析的现状18-19
• 1.6 论文的主要研究内容19-22
• 第2章 软固结磨粒群离散元模型研究22-34
• 2.1 前言22-23
• 2.2 硬球模型理论23-27
• 2.2.1 碰撞模型23-25
• 2.2.2 硬球模型的颗粒运动方程25
• 2.2.3 基于硬球模型的颗粒离散元模拟流程图25-27
• 2.3 软球模型理论27-33
• 2.3.1 法向接触模型28-29
• 2.3.2 切向接触模型29-30
• 2.3.3 滚动接触模型30-31
• 2.3.4 基于软球模型的磨粒离散元模拟流程图31-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 磨粒群接触力网分析及仿真34-46
• 3.1 前言34
• 3.2 软固结磨粒群特性分析34-36
• 3.3 密集颗粒系统的特性分析36-37
• 3.3.1 软固结磨粒群的接触力网36
• 3.3.2 力链压曲变形和能量耗散36-37
• 3.4 软固结磨粒群的数值模拟及实验对比37-45
• 3.4.1 接触力网的数值模拟37-43
• 3.4.2 软固结磨粒与游离磨粒的光整加工对比实验43-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第4章 软固结磨粒群磨损研究46-52
• 4.1 前言46
• 4.2 气压砂轮磨粒磨损的基本形式46-48
• 4.2.1 物理磨损47-48
• 4.2.2 化学磨损48
• 4.3 磨损期的划分48-49
• 4.4 磨削参数对砂轮磨损的影响49-50
• 4.4.1 高聚物粘结剂49
• 4.4.2 气压砂轮自转速度ω49
• 4.4.3 下压量d49-50
• 4.4.4 磨粒种类50
• 4.5 本章小结50-52
• 第5章 软固结磨粒群磨粒磨损实验52-64
• 5.1 前言52
• 5.2 软固结气压砂轮磨粒群磨损实验52-63
• 5.2.1 软固结气压砂轮加工平台52-53
• 5.2.2 软固结磨粒群气压砂轮的制作方法53-54
• 5.2.3 软固结气压砂轮的磨损期54-56
• 5.2.4 粘结剂对磨粒群磨损形式的影响56-59
• 5.2.5 气压砂轮自转速度ω对磨粒群磨损的影响59-60
• 5.2.6 下压量d对磨粒群磨损的影响60-61
• 5.2.7 不同磨粒种类对磨粒群磨损的影响61-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第6章 总结与展望64-66
• 6.1 论文的主要内容64
• 6.2 未来工作展望64-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-72
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果72

【参考文献】

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本文编号：943920