本文關鍵詞：三種典型微細結構缺陷的試驗研究

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【摘要】：目前,在航空航天、現代醫(yī)學和軍事工業(yè)等領域,對于毫米甚至微米級尺度、具有較高的形位精度以及表面質量、由多種材料構成的精密三維微小型零件的需求也越來越緊迫。微小型結構或者零件主要微細加工來實現,微細加工在加工機理、加工精度的表示方法以及加工特征等方面與傳統(tǒng)加工有著很大的不同,但同時一些傳統(tǒng)加工中的缺陷如毛刺、裂紋等等在微細加工也中也會出現。本文主要針對微小型閥芯棱邊毛刺、骨頭材料微細制孔和銑槽中的裂紋以及熱損傷三方面的微細結構缺陷進行了研究。目前,關于毛刺的形成機理以及尺寸控制方面的研究主要集中在傳統(tǒng)的車、銑、鉆等加工方式,關于磨削加工產生的微小毛刺的形成以及控制方面的研究則非常少;而對于骨頭材料的切削加工方面,主要的研究領域集中在熱損傷產生的溫度閾值以及裂紋和熱損傷缺陷的影響因素方面,但是迄今為止仍沒有得出一致的切削骨頭的優(yōu)化參數,并且關于骨頭微細制孔和銑槽方面的研究較少。針對以上問題,本文主要進行了以下內容的研究:1.建立單顆磨粒磨削的有限元仿真模型,研究微型閥芯端面磨削過程中微小毛刺的形成機理,與試驗相結合并相互驗證,研究磨削參數等因素對毛刺尺寸的影響作用,觀察棱邊微小毛刺的形態(tài),最終建立端面磨削微小毛刺的預測模型。2.切削力和切削溫度是影響骨頭材料微細制孔缺陷的兩個非常重要的因素。采用單因素試驗法研究鉆削參數對軸向力以及切削溫度的影響作用,建立其關系模型;基于響應曲面的優(yōu)化方法,得到一組最佳的鉆削參數;基于切削力和切削溫度兩個指標,比較金剛石涂層以及非涂層刀具在鉆削骨頭時的性能表現;通過試驗證明采用預制孔的加工方式能夠有效地降低高速微細鉆削時切削溫度。3.采用單因素的試驗方法,研究骨頭材料微細銑槽過程中主軸轉速和進給速率兩個因素對銑削力以及銑削溫度的影響作用,建立其關系模型;采用復合合意度的優(yōu)化方法得到了一組最佳的參數組合;通過試驗探究骨頭材料在力學性能以及熱物理性質方面的各向異性。
【關鍵詞】：微細結構 微小毛刺 骨骼材料 微細制孔缺陷 微細銑槽缺陷
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH161
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 微小毛刺的研究現狀13-16
• 1.1.1 毛刺的形成機理13-14
• 1.1.2 毛刺的分類14-15
• 1.1.3 毛刺的形態(tài)測量15
• 1.1.4 毛刺的尺寸以及形態(tài)預測模型15-16
• 1.2 骨頭鉆孔和銑槽缺陷方面的研究現狀16-20
• 1.2.1 產生熱壞死現象的溫度閾值16-17
• 1.2.2 骨頭制孔缺陷的影響因素17-19
• 1.2.3 熱量的產生以及溫度的測量方法19-20
• 1.3 課題來源與本文研究項目20-23
• 1.3.1 課題來源20
• 1.3.2 問題的提出20-21
• 1.3.3 主要研究內容21-23
• 第2章 微小毛刺形成機理與試驗研究23-43
• 2.1 前言23
• 2.2 切屑形成過程介紹23-24
• 2.3 端面磨削毛刺形成過程有限元仿真24-31
• 2.3.1 單顆粒磨削的物理模型24-25
• 2.3.2 單顆磨粒的有限元模型的建立25-28
• 2.3.3 毛刺形成過程28-31
• 2.4 微小毛刺尺寸的影響因素31-38
• 2.4.1 試驗系統(tǒng)33-34
• 2.4.2 試驗結果與分析34-36
• 2.4.3 毛刺形態(tài)檢測36-38
• 2.5 端面磨削微小毛刺尺寸的預測模型38-41
• 2.6 本章小結41-43
• 第3章 骨頭材料微細鉆孔缺陷的試驗研究43-81
• 3.1 前言43
• 3.2 骨頭材料介紹43-45
• 3.3 微細切削加工介紹45-48
• 3.3.1 微細切削的材料去除機理45-46
• 3.3.2 微細切削過程的力學建模46-48
• 3.4 骨頭材料高速微細鉆孔試驗48-69
• 3.4.1 骨頭材料微細鉆削過程分析50-54
• 3.4.2 鉆削力和鉆削溫度與鉆削參數的關系模型54-63
• 3.4.3 響應曲面法優(yōu)化63-69
• 3.5 涂層與非涂層刀具的試驗比較69-73
• 3.5.1 試驗結果與分析71-73
• 3.5.2 結論73
• 3.6 預制孔的試驗研究73-76
• 3.7 孔壁形貌以及切屑形態(tài)76-78
• 3.8 本章小結78-81
• 第4章 骨頭材料微細銑槽缺陷的試驗研究81-95
• 4.1 前言81
• 4.2 試驗裝置與試驗方案81-83
• 4.3 試驗結果與分析83-89
• 4.4 銑削力、銑削溫度的數學模型及參數優(yōu)化89-93
• 4.5 微型槽形貌檢測93-94
• 4.6 本章小結94-95
• 第5章 總結與展望95-99
• 5.1 結論95-96
• 5.1.1 微小毛刺的形成機理與試驗研究95
• 5.1.2 骨頭材料微細制孔缺陷的研究95-96
• 5.1.3 骨頭材料微細銑槽缺陷的研究96
• 5.2 論文創(chuàng)新點96
• 5.3 展望96-99
• 參考文獻99-105
• 致謝105-107
• 攻讀碩士學位期間所取得的研究成果107

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