本文關(guān)鍵詞：高速超高速磨削用CFRP砂輪的設(shè)計(jì)與制造

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【摘要】：針對金屬基體砂輪質(zhì)量大、比強(qiáng)度比模量低,導(dǎo)致在高速超高速磨削中砂輪徑向變形大、主軸負(fù)荷大、功率消耗高、抗振性差,影響磨削加工精度與加工表面質(zhì)量的問題,開展碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)基體砂輪設(shè)計(jì)、制造及其性能研究。CFRP具有高比強(qiáng)度比模量、高疲勞強(qiáng)度、高阻尼、輕質(zhì)、低熱膨脹系數(shù),以及可設(shè)計(jì)、易成型的特性,為制造適合高速超高速磨削用的砂輪基體提供了可能性。本文完成的主要工作及取得的成果如下:(1)采用ABAQUS有限元仿真軟件,建立砂輪有限元模型,分析了CFRP砂輪與鋼基體砂輪的性能差異。有限元仿真結(jié)果表明,CFRP砂輪的抗振性較好;在高速超高速磨削中,CFRP砂輪的徑向變形、內(nèi)應(yīng)力、熱變形均小于鋼基體砂輪。(2)根據(jù)復(fù)合材料設(shè)計(jì)與加工要求,結(jié)合高速超高速砂輪制作要求,設(shè)計(jì)并制造出了一種準(zhǔn)各向同性鋪層結(jié)構(gòu)的CFRP砂輪。(3)從砂輪的固有頻率與阻尼、徑向變形、功率消耗、基體溫升、磨削過程中的振動(dòng)等方面對CFRP砂輪的性能進(jìn)行評價(jià)。試驗(yàn)結(jié)果表明,與鋼基體砂輪相比,CFRP砂輪的阻尼特性較好;在高速超高速磨削中,CFRP砂輪的徑向變形較小,磨削過程中的功率消耗與振動(dòng)小。
【關(guān)鍵詞】：高速超高速磨削 CFRP砂輪 鋼基體砂輪 設(shè)計(jì)與制造 性能評價(jià)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG743
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注釋表11-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 高速超高速磨削技術(shù)的應(yīng)用、研究及發(fā)展動(dòng)態(tài)12-13
• 1.2 CFRP砂輪研究現(xiàn)狀及問題13-17
• 1.2.1 CFRP的性能特點(diǎn)13
• 1.2.2 CFRP砂輪的設(shè)計(jì)與制造13-15
• 1.2.3 CFRP砂輪的磨削性能試驗(yàn)15-16
• 1.2.4 CFRP砂輪的工業(yè)應(yīng)用16-17
• 1.3 課題擬開展的主要研究工作17-19
• 第二章 砂輪基體對砂輪性能影響19-32
• 2.1 有限元仿真模型構(gòu)建19-22
• 2.1.1 幾何模型19-20
• 2.1.2 材料屬性20-21
• 2.1.3 邊界條件與載荷21
• 2.1.4 網(wǎng)格劃分21-22
• 2.2 有限元仿真結(jié)果分析22-30
• 2.2.1 砂輪的應(yīng)力分析22-24
• 2.2.2 砂輪的徑向變形分析24-25
• 2.2.3 砂輪的模態(tài)分析25-27
• 2.2.4 砂輪基體熱應(yīng)力與熱變形分析27-29
• 2.2.5 砂輪的瞬時(shí)模態(tài)動(dòng)態(tài)分析29-30
• 2.3 本章小結(jié)30-32
• 第三章 CFRP砂輪的設(shè)計(jì)與制作32-47
• 3.1 CFRP砂輪的鋪層方式理論分析32-35
• 3.2 鋪層方式有限元仿真驗(yàn)證35-40
• 3.2.1 有限元模型與網(wǎng)格劃分35-36
• 3.2.2 材料屬性36-37
• 3.2.3 邊界條件與載荷37
• 3.2.4 不同鋪層方式砂輪基體徑向變形仿真分析37-38
• 3.2.5 不同鋪層方式砂輪基體最大應(yīng)力分析38-39
• 3.2.6 不同鋪層方式砂輪基體固有頻率分析39-40
• 3.3 CFRP砂輪的制作40-45
• 3.3.1 CFRP基體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)40-41
• 3.3.2 CFRP基體選材方案41
• 3.3.3 CFRP砂輪基體的制作41-43
• 3.3.4 CFRP基體的加工43-44
• 3.3.5 CFRP砂輪節(jié)塊的制作44
• 3.3.6 CFRP砂輪的動(dòng)平衡44-45
• 3.4 CFRP砂輪安全回轉(zhuǎn)試驗(yàn)45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 CFRP砂輪的磨削性能試驗(yàn)47-61
• 4.1 試驗(yàn)條件47-49
• 4.1.1 試驗(yàn)設(shè)備47-48
• 4.1.2 砂輪48
• 4.1.3 工藝參數(shù)48-49
• 4.2 砂輪的動(dòng)態(tài)性能分析49-52
• 4.2.1 砂輪的模態(tài)分析49-50
• 4.2.2 砂輪基體溫升測量50-51
• 4.2.3 砂輪徑向變形測量51-52
• 4.3 砂輪的磨削性能分析52-59
• 4.3.1 砂輪啟動(dòng)功率分析53-54
• 4.3.2 砂輪空耗功率分析54-55
• 4.3.3 磨削功率分析55-56
• 4.3.4 磨削過程中的振動(dòng)分析56-59
• 4.4 本章小結(jié)59-61
• 第五章 總結(jié)與展望61-63
• 5.1 總結(jié)61
• 5.2 展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 致謝66-67
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文67

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 張景強(qiáng);王貴和;于天彪;王宛山;;超高速陶瓷CBN砂輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];中國機(jī)械工程;2011年16期

2 仇健;鞏亞東;劉月明;修世超;;超高速點(diǎn)磨削砂輪的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與制備[J];中國機(jī)械工程;2009年24期

3 李長河;修世超;蔡光起;;超高速磨削砂輪技術(shù)發(fā)展[J];工具技術(shù);2008年04期

4 龐子瑞;王晉生;李長河;蔡光起;;超高速磨削的特點(diǎn)及其關(guān)鍵技術(shù)[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2007年04期

5 龐子瑞;李健壯;蔡光起;;基于超高速磨削的CBN砂輪特性選擇[J];機(jī)械制造;2007年02期

6 宋貴亮,蔡光起;200m/s電鍍CBN超高速砂輪的設(shè)計(jì)與制造[J];金剛石與磨料磨具工程;2000年01期

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本文編號(hào)：1119859