微細磨料水射流(Micro Abrasive Water Jet,MAWJ)加工技術由于沒有工具磨損、反作用力小、加工柔性高、工件不會產生熱變形等特點,具有重要的研究價值和廣闊的發(fā)展前景。本文在微細磨料水射流加工過程中加入輔助磁場,降低射流的發(fā)散程度,提高射流的準直性,使磨料速度增加,進而提高拋光效率。主要研究內容如下:研制了微細磨料水射流輔助磁場發(fā)生裝置。采用理論計算、數(shù)值模擬和試驗驗證的方法,設計出適合微細磨料水射流加工的磁場發(fā)生裝置;通過設計磁場線圈的主要參數(shù),數(shù)值模擬磁場分布得出相關規(guī)律,并進行試驗驗證。結果表明,所設計磁場線圈在噴嘴軸線附近產生了均勻軸向分布的磁場,因而為磁性磨料在噴嘴內的加速和有序排列提供了積極的外部環(huán)境。開展了基于COMSOL Multiphysics數(shù)值模擬軟件的磁場輔助磨料水射流流場分布規(guī)律研究。利用該軟件中的流場模塊、粒子追蹤模塊和AC/DC模塊對磁場作用下射流流場分布進行數(shù)值模擬,并模擬了磁性磨料在射流流場中的運動軌跡。結果表明施加輔助磁場后,射流的擴散明顯減弱,集束效果改善,磨料在射流中的運動速度增加了約10%。分析了射流壓力、磨料流量、勵磁電流...

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 微細磨料水射流拋光技術研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內研究現(xiàn)狀
    1.3 磁場輔助工藝技術發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 磁流變拋光工藝
        1.3.2 磁射流拋光工藝
    1.4 微細磨料水射流拋光技術存在的主要問題
    1.5 課題來源與主要研究內容
第二章 磁場輔助MAWJ拋光磁場發(fā)生裝置的分析設計
    2.1 引言
    2.2 磁場發(fā)生裝置的設計
        2.2.1 磁場發(fā)生裝置需求分析
        2.2.2 磁場發(fā)生裝置設計思路
        2.2.3 磁場發(fā)生裝置的組成
    2.3 磁場輔助微細磨料水射流拋光磁場的設計
        2.3.1 磁場線圈的主要參數(shù)計算
        2.3.2 勵磁線圈的選擇
        2.3.3 磁場電源的選擇
    2.4 線圈磁場分布數(shù)值模擬
        2.4.1 線圈磁場分布數(shù)值模擬過程
        2.4.2 勵磁電流對線圈磁場分布的影響規(guī)律
    2.5 磁場發(fā)生裝置磁場強度的測試
        2.5.1 磁場發(fā)生裝置磁場強度測試原理及步驟
        2.5.2 磁場發(fā)生裝置磁場強度測試結果及分析
        2.5.3 結論
    2.6 本章小結
第三章 磁場輔助MAWJ噴嘴內外流場分布數(shù)值模擬
    3.1 引言
    3.2 多物理場數(shù)值模擬理論模型的建立
    3.3 多物理場數(shù)值模擬幾何模型的建立
        3.3.1 幾何模型
        3.3.2 網(wǎng)格劃分
    3.4 邊界參數(shù)及多物理場耦合模型的設定
        3.4.1 邊界參數(shù)設置
        3.4.2 磨粒運動軌跡計算流程及其參數(shù)設置
    3.5 多物理場數(shù)值模擬結果及其分析
        3.5.1 射流壓力對噴射效果的影響
        3.5.2 勵磁電流對噴射效果的影響
        3.5.3 磨料流量對噴射效果的影響
    3.6 射流聚束穩(wěn)定性對比分析
        3.6.1 磁場強度對射流聚束穩(wěn)定性的影響
        3.6.2 射流聚束穩(wěn)定性試驗驗證
        3.6.3 試驗結果及其分析
    3.7 本章小結
第四章 磁場輔助MAWJ拋光陶瓷材料基礎試驗研究
    4.1 引言
    4.2 磁場輔助MAWJ拋光試驗
        4.2.1 試驗所需設備介紹
        4.2.2 試驗所需測試儀器介紹
        4.2.3 工件材料介紹
        4.2.4 磁性磨料選擇
    4.3 單因素氧化鋁陶瓷材料拋光試驗
        4.3.1 射流壓力對氧化鋁陶瓷片表面粗糙度的影響規(guī)律
        4.3.2 磁場強度對氧化鋁陶瓷片表面粗糙度的影響規(guī)律
        4.3.3 磨料流量對氧化鋁陶瓷片表面粗糙度的影響規(guī)律
        4.3.4 靶距對氧化鋁陶瓷片表面粗糙度的影響規(guī)律
        4.3.5 磨料粒徑對氧化鋁陶瓷片表面粗糙度的影響規(guī)律
    4.4 氧化鋁陶瓷材料交互正交試驗設計方案選取
        4.4.1 交互正交試驗法
        4.4.2 交互正交試驗表設計方案
        4.4.3 試驗結果及其分析
        4.4.4 最佳工藝參數(shù)組合驗證試驗
    4.5 本章小結
第五章 總結與展望
    5.1 總結
        5.1.1 論文主要研究工作
        5.1.2 論文主要創(chuàng)新之處
    5.2 展望
參考文獻
在校期間公開發(fā)表論文、著作及獲獎情況
致謝



本文編號：3766718