由于結(jié)構(gòu)化表面在減小零件摩擦和表面拖曳阻力、改善零件的耐磨性方面均起到了重要的作用,能夠有效地改善零件的機械性能,因此,研究規(guī)則結(jié)構(gòu)化表面的磨削加工具有重要的意義。本文先從結(jié)構(gòu)化表面的分類出發(fā),列舉了多種不同的凹坑、溝槽和凸臺結(jié)構(gòu)化表面,然后針對分類結(jié)果計算出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,再根據(jù)建立好的數(shù)學(xué)模型進行拓撲特征的提取與分析,最后通過提取的拓撲特征設(shè)計與制造拓撲磨削砂輪。在設(shè)計拓撲磨削砂輪時,從仿生學(xué)中的葉序排布理論出發(fā),結(jié)合陣列排布和錯位排布共同運用到了磨粒有序化排布超硬材料砂輪的制作中去。首先建立了工程化砂輪的數(shù)學(xué)模型以及運動軌跡方程,通過MATLAB仿真計算得出不同結(jié)構(gòu)化表面所需要的邊界條件和參數(shù)限定條件,再選擇合適的拓撲參數(shù)仿真出來凹坑、溝槽和凸臺結(jié)構(gòu)化表面。采用電鍍的方法對拓撲磨削砂輪進行制作,根據(jù)仿真參數(shù)設(shè)計并電鍍出多種有序化排布砂輪和單顆磨削砂輪。在整個電鍍工藝流程中,通過對電鍍液的配比、磨粒等高性、掩膜孔尺寸、電鍍電流取值、電鍍工藝和條件、電鍍砂輪后處理等大量實驗數(shù)據(jù)的對比與分析,研究出一套完整的電鍍超硬質(zhì)砂輪的工藝流程,為后續(xù)的砂輪磨削實驗打下了堅實的基礎(chǔ)。在加工中心上完... 

【文章來源】：沈陽理工大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鯊魚右側(cè)鱗狀結(jié)構(gòu)

第1章緒論-3-圖1.2壁虎腳趾結(jié)構(gòu)Fig.1.2Geckotoestructure仿生結(jié)構(gòu)化表面技術(shù)很快地運用在人類的生產(chǎn)實踐當中去，而控制結(jié)構(gòu)化表面特征形貌的幾何參數(shù)是加工出結(jié)構(gòu)化表面的關(guān)鍵性步驟。而如何控制好幾何參數(shù)的大小與范圍，以及采用什么樣的有效加工方法，是現(xiàn)在作為結(jié)構(gòu)化表面加工研發(fā)進程中最主要的問題。到目前科學(xué)家對結(jié)構(gòu)化表面加工技術(shù)發(fā)展的進程中，大量的加工方法被提出，如能夠控制選用高深寬比微結(jié)構(gòu)的LIGA技術(shù)[28]、利用光刻技術(shù)，能夠在金屬上實現(xiàn)微米級的可固定或可移動微結(jié)構(gòu)的UV光刻技術(shù)[29-30]、可以在冷軋薄板的表面制造出均勻分布的凸臺和微坑結(jié)構(gòu)的激光毛化技術(shù)[31]、在摩擦副表面利用激光制造出微細形貌造型的激光表面微細造型技術(shù)（LST）[32]、能夠在鋼質(zhì)的薄壁缸套內(nèi)孔制造出蜂窩狀微坑的超聲波加工技術(shù)[33]、SakaA.研究的蝕刻技術(shù)[34],Schneider.設(shè)計的振動滾軋法[35]、激光表面加工技術(shù)等[36]。1.2.2結(jié)構(gòu)化砂輪磨削規(guī)則表面研究1.2.2.1結(jié)構(gòu)化砂輪磨削規(guī)則紋理表面理論基礎(chǔ)在磨削的過程中，砂輪基體表面的形貌特征會根據(jù)所取的參數(shù)復(fù)刻到待加工工件的磨削表面上，這種磨削的方法可以運用在結(jié)構(gòu)化表面的制作中去。結(jié)構(gòu)化表面的磨削機理如圖1.3所示，砂輪基體表面的形貌呈溝槽狀，在磨削中只有非溝槽結(jié)構(gòu)參與了磨削加工實驗，可以有效地去除工件的材料，而溝槽結(jié)構(gòu)并不會去除工件表面的材料結(jié)構(gòu)。當合適的轉(zhuǎn)速比和參數(shù)確定時，溝槽結(jié)構(gòu)化砂輪能夠生成有著規(guī)則排布的溝槽結(jié)構(gòu)化形貌在待加工工件表面上，若選擇不同的磨削參數(shù)、使用不同的轉(zhuǎn)速比或者不同的溝槽結(jié)構(gòu)圖案都能夠使工件表面獲得不同的表面紋理結(jié)構(gòu)，如圖1.4所示。工件表面的凹槽是由許多單獨的磨粒在砂輪的一個運動過程中產(chǎn)生的。槽底部的表面粗糙度

沈陽理工大學(xué)碩士學(xué)位論文-4-層的粘附。所有規(guī)則紋理表面，都顯示出較好的耐磨性，因為硬小的碎屑和污染物的形成潤滑劑可以被吸收在槽的空間。因此可以簡化潤滑劑的過濾系統(tǒng)，以獲取更大的切屑，從而提高生產(chǎn)效率。a,b單螺旋成型砂輪c，雙螺旋成型砂輪圖1.3單螺旋成型砂輪與雙螺旋成型砂輪磨削平面示意圖[39]Fig.1.3Schematicviewsofgrindingwiththewheelshavingsingleanddoublehelicalgroovesforshapingregularpatternsonflatsurfaces圖1.4成型砂輪加工出的三種典型表面[39]Fig.1.4Threetypesofthegroovedsurfaceobtainedwiththewheelshavinghelicalgrooves在磨削中其表面形貌特征是由兩個部分所決定的：主導(dǎo)性部分，砂輪表面的結(jié)構(gòu)特征以及砂輪的轉(zhuǎn)速比共同決定了磨削后工件表面紋理的分布以及形狀特征；從屬性部分，砂輪上磨粒的高度、形狀以及分布特征，這些參數(shù)都有很大的不確定性，所以其主要影響著工件表面紋理的微觀形貌。磨削結(jié)構(gòu)化表面主要的影響因素就是為主導(dǎo)性部分，主導(dǎo)性部分的取值決定了表面紋理的形狀、幾何尺寸以及排布特征等。從屬性部分對工件表面的結(jié)構(gòu)形貌影響很小，主要體現(xiàn)在微觀角度中的底部形貌以及粗糙度。因此，結(jié)構(gòu)化砂輪磨削的加工機理是由主導(dǎo)性因素所決定的。

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[1]磨粒葉序排布電鍍砂輪制造中的若干研究[D]. 劉志振.沈陽理工大學(xué) 2015
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本文編號：2930148