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半固着磨粒磨具及其“陷阱”效应的模拟与验证

作　者: 陈美伟
导　师: 袁巨龙；文东辉
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 半固着磨粒磨具特性参数 “陷阱”效应表面粗糙度
分类号: TG74
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 36次
引　用: 1次
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内容摘要

高效、高精、低表面损伤一直以来都是超精密加工不断追求的目标。随着现代工业的发展,对超精密加工技术的要求也越来越高,加工中降低表面损伤与提高加工效率之间的矛盾越来越突出。为了缓和这一矛盾,本研究中心提出了一种将固着磨粒加工和游离磨粒加工进行整合的半固着磨粒磨具加工技术,其核心是利用具有“陷阱”效应的半固着磨粒磨具进行超精密加工。该磨具能有效防止研磨过程中大颗粒所造成的表面损伤,同步提高加工效率和加工精度。本文参考常规磨具的制造工艺,依据半固着磨粒磨具的特性,对半固着磨粒磨具制造工艺进行了改进,提出了比较完善的加工工艺流程。通过对结合剂及添加剂的实验研究,确定了适合于半固着磨粒磨具的配方。参照传统磨具的特性参数检测方法,选择了硬度、抗剪强度、压缩比与回弹率、磨具组织等这几个磨具的关键的特性参数作为半固着磨粒磨具的评价指标,构建了半固着磨粒磨具的评价体系。依据半固着磨粒磨具的特性参数建立了半固着磨粒磨具PFC模型,选定平行连接刚度为调整参数进行调整。确定调整参数及选择范围后,对大颗粒的“陷阱”效应进行模拟仿真,讨论了结合强度、加工载荷、大颗粒的直径等因素对“陷阱”效应的影响。从直接和间接两个角度验证了半固着磨粒磨具的“陷阱”效应的存在。采用半球形压头模拟大颗粒,对半固着磨粒磨具进行压入实验。经过模拟实验,在一定载荷下,大颗粒可以完全压入半固着磨粒磨具。陷入所需的载荷与半固着磨粒磨具的硬度有关。“陷阱”效应的间接验证是针对不同的磨具,模拟研磨过程中混入硬质大颗粒,对比表面损伤程度。无论在干式或湿式加工条件下,SSB-2半固着磨粒磨具都表现出良好的“陷阱”效应,其加工工件表面损伤程度最低。采用了适宜的工艺参数进行研磨实验,对半固着磨粒磨具的加工特性进行了研究。试验结果表明半固着磨粒磨具的加工去除率与游离磨粒研磨加工相当,但是却可以获得更低的表面粗糙度,加工性能有了很大的提高。半固着磨粒磨具随着硬度的增加,其研磨去除率也增加,研磨后工件表面粗糙度也随之增加;随着半固着磨粒磨具抗剪强度的增加,半固着磨粒磨具磨耗随之减少。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
符号说明  10-11
第一章绪论  11-21
  1.1 研究背景  11-13
  1.2 国内外研究现状及分析  13-16
  1.3 半固着磨粒加工技术  16-19
    1.3.1 半固着磨粒磨具对硬质大颗粒“陷阱”效应  17-18
    1.3.2 半固着磨粒磨具实现高效高精加工  18-19
  1.4 本文研究内容与论文结构安排  19-21
第二章半固着磨粒磨具制造技术  21-35
  2.1 引言  21-23
  2.2 水结合剂半固着磨粒磨具  23-25
  2.3 SSB结合剂半固着磨粒磨具  25-31
    2.3.1 半固着磨粒磨具用胶粘剂  25-29
    2.3.2 半固着磨具胶粘剂的选择  29-30
    2.3.3 成型工艺的选择  30-31
    2.3.4 烘干固化工艺  31
  2.4 磨具制造实验  31-33
  2.6 本章小结  33-35
第三章半固着磨粒磨具特性参数的检测与评价  35-47
  3.1 引言  35
  3.2 硬度的检测  35-38
  3.3 压缩率与回弹比的测量  38-41
  3.4 抗剪强度的测量  41-42
  3.5 磨具组织的测量  42-44
  3.6 半固着磨粒磨具微观组织结构的观察  44-45
  3.7 本章小结  45-47
第四章半固着磨粒磨具“陷阱”效应的离散元模拟  47-55
  4.1 离散元及其分析软件 PFC2D简介  47-48
  4.2 磨具 PFC模型建立  48-49
  4.3 模型参数调整  49-51
  4.4 “陷阱”效应模拟  51-54
    4.4.1 结合强度的影响  52
    4.4.2 加工载荷的影响  52-53
    4.4.3 大颗粒尺寸的影响  53-54
  4.5 本章小结  54-55
第五章半固着磨粒磨具“陷阱”效应试验验证  55-69
  5.1 “陷阱”效应直接验证实验  55-56
  5.2 “陷阱”效应间接验证实验  56-68
  5.3 本章小结  68-69
第六章半固着磨粒磨具加工实验研究  69-81
  6.1 引言  69
  6.2 半固着磨粒加工实验研究  69-71
    6.2.1 加工实验系统  69-70
    6.2.2 加工效果检测  70-71
  6.3 实验结果及分析  71-78
    6.3.1 半固着磨粒磨具与游离磨料研磨方法的对比试验  71-75
    6.3.2 几种半固着磨粒磨具研磨特性的对比  75-78
  6.4 半固着磨粒磨具去除率与磨具磨耗的影响因素分析  78-80
  6.5 本章小结  80-81
第七章总结与展望  81-83
  7.1 研究总结  81-82
  7.2 课题展望  82-83
参考文献  83-88
致谢  88-89
攻读学位期间发表的学术论文  89
攻读学位期间申请的专利  89
攻读学位期间参与的科研项目  89

半固着磨粒磨具及其“陷阱”效应的模拟与验证

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