本文關鍵詞：冠型軟固結磨粒氣壓砂輪接觸應力分析與試驗研究

  更多相關文章： 冠型氣壓砂輪 大型激光強化模具 材料均勻去除 接觸應力 高效光整

【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。為了改善半球型氣壓砂輪光整加工過程中接觸應力分布不均勻而導致的激光強化模具表面光整效率低、面形精度難以控制等問題。本文結合現(xiàn)有直徑40mm的半球型軟固結磨粒氣壓砂輪的研究,通過仿真及實驗對比獲得一種高效高精度的冠型軟固結磨粒氣壓砂輪,并分析了更大尺寸結構的冠型砂輪在光整中的接觸應力分布特性,從而實現(xiàn)汽車大型覆蓋件模具激光強化表面的高效精密光整加工。具體研究內(nèi)容如下:1)通過氣壓砂輪的非線性特性分析,確定氣壓砂輪的本構模型采用麥克斯韋模型,為氣壓砂輪仿真模型的建立提供理論依據(jù)。通過光整加工約束條件的分析對冠型氣壓砂輪進行了結構設計,并利用氣壓砂輪接觸力學性能測試對其結構進行了初步優(yōu)化。2)通過氣壓砂輪動態(tài)接觸過程中柔性變形的分析,建立了砂輪旋轉(zhuǎn)變化下的應力應變關系式,用于描述砂輪加工應力變化的動態(tài)過程。研究分析得出氣壓砂輪的層間結合滿足完全連續(xù)界面的條件,為氣壓砂輪仿真模型的簡化提供理論支撐。通過氣壓砂輪與工件接觸區(qū)域速度場分析得到:接觸區(qū)內(nèi)各點切向線速度呈非線性遞增趨勢,因而需要接觸應力分布沿接觸半徑增大的方向均勻遞減,以獲得均勻一致的材料去除率。3)通過仿真對比冠型與已有的半球型砂輪模型,獲得球面半徑R25與R30的冠型砂輪接觸區(qū)域應力分布近似呈圓形且數(shù)值均勻呈高斯型分布,有效克服了半球型砂輪接觸中心區(qū)域應力缺陷的現(xiàn)象;進一步通過材料去除率的分析對比優(yōu)選出R25冠型砂輪。將優(yōu)選出的冠型砂輪結構尺寸成倍擴大后進行仿真實驗得出:隨著砂輪尺寸的擴大,接觸應力分布的區(qū)域范圍均勻遞增,從而有效增大光整加工面積。4)對比半球型與冠型砂輪在不同壓縮量下的光整試驗效果,通過測量試驗后模具表面的形貌和粗糙度值,說明采用冠型軟固結磨粒氣壓砂輪可以針對激光強化自由曲率模具達到材料均勻去除的目的,同時可有效提高光整效率與砂輪使用壽命,從而驗證仿真結果。進一步對比成倍擴大后的冠型砂輪光整試驗效果,不僅驗證得出擴大后的冠型砂輪提高了光整效率,同時也很大地改善了加工表面質(zhì)量,最終獲得平均表面粗糙度達到30~33nm的高精度激光強化加工表面,從而實現(xiàn)大型汽車覆蓋件激光強化模具的高效高精密光整加工。本文的研究思路及成果為更大尺寸結構的冠型氣壓砂輪實現(xiàn)激光強化模具表面的納米級精度光整加工提供了一定的理論指導意義,具有一定的技術借鑒價值。
【關鍵詞】：冠型氣壓砂輪 大型激光強化模具 材料均勻去除 接觸應力 高效光整
【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
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-24
• 1.1 論文選題來源11
• 1.2 論文的研究背景及意義11-13
• 1.3 大型激光強化模具表面激光淬火加工技術13-15
• 1.4 大型激光強化模具表面光整加工技術15-22
• 1.4.1 磨削加工技術16-17
• 1.4.2 研磨加工技術17-18
• 1.4.3 流體拋光加工技術18-20
• 1.4.4 氣囊拋光加工技術20-22
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容22-24
• 第2章 冠型氣壓砂輪設計24-42
• 2.1 引言24
• 2.2 氣壓砂輪的非線性特性24-28
• 2.2.1 材料非線性25-27
• 2.2.2 幾何非線性27
• 2.2.3 接觸非線性27-28
• 2.3 氣壓砂輪的本構模型28-34
• 2.4 冠型氣壓砂輪的結構設計34-38
• 2.5 冠型氣壓砂輪接觸力測試與初步結構優(yōu)選38-41
• 2.6 本章小結41-42
• 第3章 冠型氣壓砂輪接觸應力分析42-72
• 3.1 引言42
• 3.2 彈性體系力學分析42-49
• 3.2.1 彈性體系動態(tài)力學分析42-44
• 3.2.2 層間彈性體系力學分析44-49
• 3.3 氣壓砂輪非線性動力學LS-DYNA軟件分析49-53
• 3.3.1 工程參數(shù)設置49-50
• 3.3.2 實體建模50
• 3.3.3 網(wǎng)格劃分50-51
• 3.3.4 創(chuàng)建部件與定義接觸51-52
• 3.3.5 施加載荷、約束和求解52
• 3.3.6 ANSYS/LS-DYNA后處理52-53
• 3.4 冠型氣壓砂輪接觸應力分析53-71
• 3.4.1 冠型與半球型氣壓砂輪的接觸應力分布對比分析55-66
• 3.4.2 不等徑冠型氣壓砂輪的接觸應力仿真分析66-71
• 3.5 本章小結71-72
• 第4章 冠型氣壓砂輪的試驗研究72-80
• 4.1 引言72
• 4.2 光整實驗平臺與方案設計72-73
• 4.2.1 光整實驗平臺設計72-73
• 4.2.2 實驗方案73
• 4.3 冠型與半球型氣壓砂輪光整試驗分析73-76
• 4.4 不等徑氣壓砂輪光整試驗分析76-79
• 4.5 本章小結79-80
• 第5章 總結與展望80-82
• 5.1 論文的研究內(nèi)容與貢獻80-81
• 5.2 未來工作展望81-82
• 參考文獻82-86
• 致謝86-87
• 攻讀學位期間參加的科研項目和成果87

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1 迅一;砂輪的修整[J];機床與工具;1955年05期

2 陳永貴;砂輪硬度的測定和選擇[J];機床與工具;1955年10期

3 艾振民;韓錫賢;;砂輪浸二硫化鉬的新方法[J];機械工人.冷加工;1980年12期

4 趙鷺華;砂輪性能的評價[J];磨料磨具與磨削;1981年03期

5 中山一雄 ,高木純一郎 ,譚瑞星;砂輪銳利性的測定[J];磨料磨具與磨削;1984年01期

6 董錫翰;遲大華;;砂輪硬度改善淺析[J];機械工程師;1986年02期

7 劉鎮(zhèn)昌,陳日曜,阿部聰,村木和之;關于砂輪表面復映法的一些探討[J];磨料磨具與磨削;1988年05期

8 申明志;砂輪變薄工具的制造與應用[J];機械工程師;1988年04期

9 肖安定;砂輪堵塞的測量[J];廣西工學院學報;1994年04期

10 萬隆;磨鋼球砂輪干燥裂紋成因探討[J];金剛石與磨料磨具工程;1995年05期

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1 李剛;白云利;;變頻技術在砂輪制造業(yè)的應用[A];2000年晉冀魯豫鄂蒙六省區(qū)機械工程學會學術研討會論文集（河南分冊）[C];2000年

2 王紅軍;李改利;;基于激光的砂輪地貌檢測技術研究[A];北京機械工程學會2008年優(yōu)秀論文集[C];2008年

3 王紅軍;李改利;;基于激光的砂輪地貌檢測技術研究[A];第四屆十三省區(qū)市機械工程學會科技論壇暨2008海南機械科技論壇論文集[C];2008年

4 吳永孝;張廣玉;呂維新;徐建良;;超聲波振動修整砂輪的研究[A];中國電子學會生產(chǎn)技術學分會機械加工專業(yè)委員會第六屆學術年會論文集[C];1995年

5 賀獻寶;;利用PVA砂輪提高工件表面粗糙度等級[A];晉冀魯豫鄂蒙川云貴甘滬湘十二省區(qū)市機械工程學會學術年會論文集（河南分冊）[C];2005年

6 王先逵;馬明霞;應寶閣;;金屬結合劑金剛石微粉砂輪電火花修銳技術研究[A];第八屆全國電加工學術年會論文集[C];1997年

7 余劍武;何利華;尚振濤;尹韶輝;黎文;覃新元;;微細砂輪電火花修整實驗研究[A];第15屆全國特種加工學術會議論文集（上）[C];2013年

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1 李長江;分切薄刀和砂輪的選用及使用方法[N];中國包裝報;2006年

2 劉平;百名專家解讀百種產(chǎn)品質(zhì)量[N];中國質(zhì)量報;2010年

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2 曾晰;軟固結磨粒氣壓砂輪設計方法及材料去除特性研究[D];浙江工業(yè)大學;2013年

3 張小鋒;關于砂輪地貌雙目視覺檢測技術的基礎研究[D];南京航空航天大學;2007年

4 袁和平;磨料群可控排布砂輪的制備技術及其磨削性能[D];大連理工大學;2010年

5 赫青山;熱管砂輪高效磨削加工技術研究[D];南京航空航天大學;2013年

6 龐子瑞;超高速點磨削陶瓷CBN砂輪性能的實驗研究[D];東北大學;2009年

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1 項龍;葉序排布磨料超硬砂輪的磨削溫度場研究[D];沈陽理工大學;2015年

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3 李曉聰;基于結構光視覺的砂輪輪廓三維測量系統(tǒng)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

4 王凱;金屬基金剛石圓弧砂輪在線電火花修整與檢測技術[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

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8 戴婷;冠型軟固結磨粒氣壓砂輪接觸應力分析與試驗研究[D];浙江工業(yè)大學;2015年

9 王改民;新型樹脂切割砂輪的研制[D];鄭州大學;2001年

10 吳春香;智能砂輪半自動平衡裝置軟硬件開發(fā)[D];山東大學;2007年

，

本文編號：634980