發(fā)布時間：2021-04-02 20:08

　　航空航天高端裝備的快速發(fā)展,對高性能零件的要求越來越高。磨削作為一種重要的精密和超精密加工方法,在零件制造中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,其加工質(zhì)量及穩(wěn)定性決定著零件的服役性能與產(chǎn)品的可靠性。磨削加工是一個復(fù)雜動態(tài)和多變量耦合的過程,加工時會受磨削參數(shù)、砂輪特性、工件材料和工藝系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性等多種因素影響,導(dǎo)致加工質(zhì)量出現(xiàn)較大的不確定性。如何準(zhǔn)確有效地實(shí)現(xiàn)磨削加工過程監(jiān)控及其工藝參數(shù)優(yōu)化一直是改善磨削質(zhì)量和效率的重要問題。本課題以高性能慣性導(dǎo)航關(guān)鍵件-整體式雙平衡環(huán)撓性接頭（恒彈性合金鋼3J33）的磨削加工過程質(zhì)量監(jiān)控及工藝優(yōu)化為對象,開展了磨削監(jiān)控基礎(chǔ)理論、信號特征提取與辨識、多目標(biāo)工藝優(yōu)化、加工過程與表面質(zhì)量監(jiān)控等方面研究,主要工作及創(chuàng)新成果如下:（1）構(gòu)建了基于信息物理系統(tǒng)及加工狀態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動（CPS-SDD）的磨削加工過程監(jiān)控實(shí)驗(yàn)平臺。根據(jù)磨削表面質(zhì)量目標(biāo)確定了評價指標(biāo)與測試方法,掌握了磨削過程中力、溫度、振動和聲發(fā)射等物理信號產(chǎn)生機(jī)制,研究了適合磨削表面質(zhì)量監(jiān)控的機(jī)器學(xué)習(xí)方法,建立了磨削工藝信息—過程狀態(tài)—加工質(zhì)量的映射關(guān)系。（2）提出了基于磨削過程中物理信號與表面質(zhì)量高關(guān)聯(lián)度的磨削特征辨識... 

【文章來源】：東華大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：198 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

表面完整性示意圖

東華大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論4為由磨粒去除材料時塑性變形引起的殘余應(yīng)力分布情況，其表面與亞表面殘余應(yīng)力通常是壓應(yīng)力。磨削熱會使材料在加工中受熱膨脹、加工后冷卻收縮，從而產(chǎn)生表面和亞表面殘余拉應(yīng)力，如模式b所示。模式c為材料相變作用對殘余應(yīng)力分布的影響，相變后材料密度小于原始密度時，材料的物相體積膨脹受到了原始材料未影響區(qū)域中物相體積的約束，若零件表面為壓應(yīng)力，那么亞表面殘余壓應(yīng)力會增加（模式c1）；相變后材料密度大于原始密度時，材料的物相體積有所收縮，而原始材料的未影響區(qū)域物相體積保持不變，若零件表面為拉應(yīng)力，則會增加亞表面的殘余拉應(yīng)力（模式c2）。(a)塑性變形因素(b)熱膨脹因素(c1)相變密度<材料原始密度(c2)相變密度>材料原始密度圖1-2引起殘余應(yīng)力的三種主要因素及其規(guī)律磨削加工是一個非常復(fù)雜的過程，受到微觀和宏觀尺度上力學(xué)與熱學(xué)行為的非線性相互作用。由于該過程充滿了諸多不確定因素，因此一般采用有限元分析的方法，通過輸入一定的力熱載荷條件來預(yù)測殘余應(yīng)力的變化趨勢。Hamdi和Zahouani[18]利用有限元熱力耦合模型分析了磨削工藝參數(shù)對合金鋼AISI52100殘余應(yīng)力的作用機(jī)制。該模型將砂輪速度、工件速度和磨削深度作為輸入，計(jì)算得到不同磨削條件下工件表面殘余應(yīng)力的變化。結(jié)果表明，砂輪速度越高，磨削溫度也相應(yīng)地上升，導(dǎo)致工件表面出現(xiàn)更大的殘余拉應(yīng)力。Gangaraj等人[19]進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)表面

東華大學(xué)博士學(xué)位論文 第一章 緒論 法，已成為磨削加工質(zhì)量研究關(guān)注的重點(diǎn)。 （1）砂輪磨損監(jiān)控方法研究 在磨削過程中，砂輪表面的磨粒會隨著材料去除量的增加而產(chǎn)生磨損、斷裂和脫落，使砂輪逐漸失去切削性能，增加去除材料所需的磨削能量。同時磨屑會堵塞磨粒與磨粒、磨粒與結(jié)合劑之間的間隙，降低砂輪的散熱能力，導(dǎo)致砂輪與工件表面的接觸區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生高溫而出現(xiàn)熱損傷，惡化工件的表面質(zhì)量。根據(jù)磨削機(jī)理和磨粒特性，砂輪磨損主要表現(xiàn)為四種主要形式[53]：摩擦磨損、結(jié)合劑斷裂、磨粒微觀破碎和宏觀斷裂，如圖 1-3 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3115882