本文關(guān)鍵詞：鈦合金旋轉(zhuǎn)超聲加工中固結(jié)磨粒工具的扭矩與磨損研究

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【摘要】：鈦合金因擁有優(yōu)良的物理化學(xué)性能而被大量用于各個(gè)行業(yè),尤其是航空航天工業(yè)。由于它的導(dǎo)熱系數(shù)低、高溫化學(xué)活性高以及彈性模量小,所以鈦合金是典型的難加工材料。目前,鈦合金旋轉(zhuǎn)超聲加工已經(jīng)逐漸發(fā)展起來(lái),許多學(xué)者在加工機(jī)理、去除材料方式和受力理論方面都得到了很多有意義的成果,考慮到工具磨損對(duì)加工成本和加工質(zhì)量有很大影響,而在鈦合金的旋轉(zhuǎn)超聲中,對(duì)于工具的磨損情況尚未出現(xiàn)完整而系統(tǒng)的研究,所以鈦合金旋轉(zhuǎn)超聲中的工具磨損研究就顯示出了重要的工程意義。本文將對(duì)鈦合金旋轉(zhuǎn)超聲加工中的金剛石工具磨損展開(kāi)研究。主要工作包括三個(gè)方面：理論模型的建立,仿真模擬的實(shí)現(xiàn)和試驗(yàn)觀測(cè)的驗(yàn)證。一、鑒于旋轉(zhuǎn)超聲加工中工具的磨損與工具的切向力有著明顯的正向相關(guān)性,故建立了適用于鈦合金旋轉(zhuǎn)超聲加工的球形單顆粒切向力模型,最后推導(dǎo)出扭矩模型,并利用理論模型分析進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、振動(dòng)功率和顆粒大小這四個(gè)參數(shù)對(duì)扭矩大小變化的影響趨勢(shì),以此來(lái)預(yù)測(cè)出實(shí)際加工中工具的磨損情況。二、利用DEFORM有限元軟件建立球形單顆金剛石模型,對(duì)球形單顆金剛石磨粒旋轉(zhuǎn)超聲加工鈦合金的過(guò)程進(jìn)行仿真模擬,獲得單顆金剛石所受的扭矩值,分析工具磨損結(jié)果,仿真結(jié)果較好地驗(yàn)證了理論模型的合理性。三、展開(kāi)鈦合金旋轉(zhuǎn)超聲加工試驗(yàn)研究,觀測(cè)加工中工具的扭矩情況,以及加工后工具的質(zhì)量損失,并利用數(shù)學(xué)方法建立工具磨損模型,分析單因素對(duì)工具磨損規(guī)律的影響,最后驗(yàn)證了理論模型和試驗(yàn)結(jié)果的一致性。并通過(guò)顯微鏡觀測(cè)固結(jié)磨粒工具加工鈦合金后工具的表面形貌,總結(jié)出金剛石的主要磨損類(lèi)型和工具基體的磨損特征,并分析了產(chǎn)生這些磨損現(xiàn)象的機(jī)理。
【關(guān)鍵詞】：扭矩模型 DEFORM仿真 磨損模型 磨損機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG663
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 課題研究的背景和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀分析12-16
• 1.2.1 鈦合金加工相關(guān)進(jìn)展12-13
• 1.2.2 旋轉(zhuǎn)超聲加工研究相關(guān)進(jìn)展13-15
• 1.2.3 工具磨損及磨損理論的發(fā)展15
• 1.2.4 旋轉(zhuǎn)超聲工具磨損研究進(jìn)展15-16
• 1.3 目前研究中存在的問(wèn)題16-17
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容17-18
• 第2章 工具的扭矩模型18-34
• 2.1 引言18
• 2.2 工具扭矩模型建立18-25
• 2.2.1 普通磨削中單顆金剛石切向力模型18-19
• 2.2.2 旋轉(zhuǎn)超聲加工中金剛石顆粒的扭矩模型19-23
• 2.2.3 單顆磨粒去除韌性材料體積模型23-25
• 2.2.4 固結(jié)磨粒金剛石工具扭矩模型25
• 2.3 各工藝參數(shù)對(duì)扭矩的影響分析25-33
• 2.3.1 進(jìn)給速度對(duì)扭矩的影響26-28
• 2.3.2 金剛石半徑對(duì)扭矩的影響28-29
• 2.3.3 振幅對(duì)扭矩的影響29-31
• 2.3.4 轉(zhuǎn)速對(duì)扭矩的影響31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第3章 TC4單顆粒旋轉(zhuǎn)超聲加工有限元仿真34-49
• 3.1 引言34
• 3.2 DEFORM軟件的介紹34-35
• 3.3 旋轉(zhuǎn)超聲加工仿真有限元建模35-40
• 3.3.1 金剛石幾何模型35
• 3.3.2 TC4工件幾何模型35-37
• 3.3.3 金剛石顆粒運(yùn)動(dòng)設(shè)置37-38
• 3.3.4 摩擦模型的建立38-39
• 3.3.5 磨損模型設(shè)定39-40
• 3.4 仿真參數(shù)方案設(shè)定40
• 3.5 仿真結(jié)果40-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第4章 工具磨損特征49-60
• 4.1 引言49
• 4.2 金剛石磨損形態(tài)49-55
• 4.2.1 初期完整金剛石49-50
• 4.2.2 金剛石碳化50-51
• 4.2.3 破碎磨損51-53
• 4.2.4 磨耗磨損53-54
• 4.2.5 金剛石整體脫落54-55
• 4.3 刀具基體磨損形態(tài)55-57
• 4.3.1 金剛石犁劃55-56
• 4.3.2 工件材料反切削56-57
• 4.3.3 基體破碎57
• 4.4 磨損機(jī)理討論57-59
• 4.4.1 機(jī)械磨損58
• 4.4.2 化學(xué)磨損58-59
• 4.4.3 粘結(jié)磨損59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第5章 旋轉(zhuǎn)超聲加工工具磨損試驗(yàn)研究60-70
• 5.1 引言60
• 5.2 試驗(yàn)方案60-62
• 5.3 試驗(yàn)結(jié)果62-63
• 5.4 理論模型、仿真與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比63-67
• 5.5 多影響因素分析67-69
• 5.5.1 建立多因素影響模型67-69
• 5.5.2 模型顯著性檢驗(yàn)69
• 5.6 本章小結(jié)69-70
• 第6章 結(jié)論與展望70-72
• 6.1 結(jié)論70
• 6.2 展望70-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：729270