【摘要】：激光強化技術可大幅提高模具表面的硬度和耐磨性,因而在模具制造業(yè)中得到越來越廣泛的應用。單一目數磨粒砂輪頭加工工件的最高精度具有局限性,且加工工件粗糙度區(qū)間窄,實際光整加工中往往采用手動更換不同目數砂輪頭的方式進行逐階段加工,這種方法不符合自動化加工的目的,且加工效率低下。為了解決單層粘磨層氣壓砂輪存在的局限。本文提出和制備一種漸進式粘磨層氣壓砂輪,采用分層漸進拋光的思想,其粘磨層主要由80#、120#、180#3層不同目數磨粒粘結劑組成。不同目數粘磨層有其相應的光整加工區(qū)間,在光整加工中外層粘磨層脫落完成后,內層新的磨粒逐漸露出進行后續(xù)加工。該新型氣壓砂輪既避免了更換砂輪頭時工件表面加工紋路的變化而影響表面質量,又大幅提高光整加工的效率和自動化程度。具體研究內容如下:1)通過對氣壓砂輪的組成材料進行分析:本文采用半球型氣壓砂輪結構,基體層外徑40mm,并對橡膠基體進行短纖維增強;對不同成分、組成的粘磨層進行力學分析,得到最佳的橡膠層厚度3mm,粘磨層厚度2~2.5mm。通過分析粘磨層層數對制備效率和加工效率的關系確定3層粘磨層的最佳層數。2)通過氣壓砂輪動態(tài)接觸過程中柔性變形的分析,建立漸進式粘磨層氣壓砂輪力學模型并對其進行仿真分析。通過改變轉速和充氣壓力,分析轉速和充氣壓力對各層應力和整體應變的影響,得出了氣壓砂輪工作時的危險面,并得出合適的加工工藝參數:充氣壓力P=0.1MPa和轉速V=1250rpm,并驗證設計的合理性。3)針對多層不同厚度、不同目數磨粒粘磨層的氣壓砂輪,提出一種漸進式粘磨層氣壓砂輪的制備方案。通過180#、120#、80#3種不同目數磨粒單層氣壓砂輪的表面加工質量實驗和磨粒脫落量實驗,確定不同粘磨層的厚度分別為2mm、0.21mm、0.3mm。對短纖維增強橡膠基體的制備和粘磨層的壓制進行了進一步的闡述。通過KEYENCE VHX-600E數碼顯微鏡觀測了制備的氣壓砂輪粘磨層剖面圖,不同粘磨層的厚度與理論值一致,誤差均在5%以內。4)圍繞漸進式粘磨層氣壓砂輪的材料去除特性展開研究,通過實驗得出P=0.1MPa和V=1250rpm最合適的工藝參數,驗證了仿真結果。在實際光整中,無需更換砂輪頭,磨削過程平穩(wěn),減少了傳統(tǒng)氣壓砂輪加工方式中由于更換氣壓砂輪而導致切削紋路的改變所造成表面質量的下降;同時較直接采用180#單層氣壓砂輪加工,新型的漸進式目數氣壓砂輪完成初期光整加工效率提高34.6%;較更換砂輪頭方式進行加工,加工效率提高19%。本文的研究思路及成果為其他結構的漸進式粘磨層氣壓砂輪的制備和實現(xiàn)激光強化模具自由曲面的納米級加工提供了一定的指導意義,具有一定的技術借鑒價值。
[Abstract]:Laser hardening technology can greatly improve the hardness and wear resistance of mould surface, so it is more and more widely used in die manufacturing industry. The maximum precision of machining workpiece with single mesh abrasive grinding wheel head is limited, and the roughness range of machining workpiece is narrow. In actual finishing, the manual replacement of different grinding wheel heads is often used to process the workpiece step by step. This method does not meet the purpose of automatic machining, and the processing efficiency is low. In order to solve the problem of single layer viscous grinding layer pneumatic grinding wheel. In this paper, a kind of progressive pressure grinding wheel is proposed and fabricated. The idea of layered progressive polishing is adopted. The adhesive layer is mainly composed of 80#Li 120 #Li #3 layers with different mesh number of abrasive particle binders. There are corresponding finishing zones in different mesh number of glued grinding layers. After the outer layer is finished, the new abrasive particles in inner layer are gradually exposed for subsequent processing. The new pneumatic grinding wheel not only avoids the change of workpiece surface processing grain when the grinding wheel head is replaced, but also greatly improves the efficiency and automation of finishing. The specific research contents are as follows: (1) by analyzing the composition of the pneumatic grinding wheel: this paper adopts the hemispherical pneumatic grinding wheel structure, the outer diameter of the matrix layer is 40mm, and the rubber matrix is reinforced by short fiber. The optimum thickness of the rubber layer is 3 mm and the thickness of the adhesive layer is 2. 5 mm. By analyzing the relationship between the preparation efficiency and the processing efficiency, the optimum layer number of the three layers is determined by analyzing the relationship between the layer number of the viscous grinding and the processing efficiency) and the flexible deformation of the three layers is analyzed during the dynamic contact process of the pneumatic grinding wheel. The mechanical model of progressive viscous layer pneumatic grinding wheel is established and simulated. By changing the rotational speed and charging pressure, the influence of rotational speed and inflation pressure on the stress and overall strain of each layer is analyzed, and the dangerous surface of pneumatic grinding wheel is obtained. The suitable processing parameters: inflatable pressure P=0.1MPa and rotational speed V1 250 rpm are obtained, and the rationality of the design is verified. 3) aiming at the pressure grinding wheel with different thickness and different mesh number of abrasive particles, a preparation scheme of the progressive pressure grinding wheel for the viscous layer is put forward. Through the experiments of surface processing quality and abrasive particle shedding of three kinds of monolayer air pressure grinding wheel with different mesh number, the thickness of different adhesive layer is determined to be 2mm / 0.21mm / 0.3mm. The preparation of short fiber reinforced rubber matrix and the pressing of gluing layer were further expounded. KEYENCE VHX-600E digital microscope was used to observe the profile of pressure-pressure grinding wheel. The thickness of different layer is consistent with the theoretical value, and the error is less than 5%. The most suitable process parameters of P=0.1MPa and V=1250rpm are obtained by experiments, and the simulation results are verified. In the actual finishing, the grinding process is stable without replacing the grinding wheel head, and the surface quality of the traditional pneumatic grinding wheel is reduced due to the change of cutting lines caused by the replacement of the pneumatic grinding wheel. At the same time, compared with the 180# single-layer pneumatic grinding wheel, the efficiency of finishing the new progressive pneumatic grinding wheel at the initial stage is increased by 34.6%, and the machining efficiency is increased by 19% compared with the replacement of the grinding wheel head. The research ideas and results of this paper provide a certain guiding significance for the preparation of the progressive viscous layer pneumatic grinding wheel with other structures and the realization of nanoscale machining of the free-form surface of the mould strengthened by laser, which has certain technical reference value.
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG743

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本文編號：2183566