針對骨加工過程中過高的溫度會導(dǎo)致骨細胞的損傷和死亡等問題,本文基于合理的表面微織構(gòu)能夠起到減摩抗磨作用,設(shè)計及制備出凹坑型表面微織構(gòu)新型醫(yī)療鉆頭。根據(jù)醫(yī)療鉆頭的結(jié)構(gòu)選取合理的微織構(gòu)參數(shù),利用激光制備技術(shù)在醫(yī)療鉆頭副后刀面制備了不同參數(shù)的凹坑型微織構(gòu),通過骨鉆削試驗和有限元仿真試驗,主要以鉆削區(qū)域的加工溫度和刀具磨損為研究對象,做了以下幾個方面研究:（1）根據(jù)所研究醫(yī)療鉆頭結(jié)構(gòu)確定了微織構(gòu)尺寸大小,利用激光加工設(shè)備在鉆頭副后刀面上制備出凹坑型表面微織構(gòu),并通過ANSYS Workbench分析出較優(yōu)的微織構(gòu)參數(shù)。（2）在4Cr13不銹鋼盤試樣上加工出微織構(gòu),通過無微織構(gòu)與有微織構(gòu)的盤試樣與豬骨皮質(zhì)骨組成的摩擦副進行摩擦磨損試驗,在設(shè)計的微織構(gòu)幾何參數(shù)內(nèi),得到微織構(gòu)幾何參數(shù)對該種摩擦副的摩擦效果的影響規(guī)律。（3）通過ABAQUS軟件模擬出微織構(gòu)醫(yī)療鉆頭鉆削豬骨皮質(zhì)骨的三維鉆削過程,并用骨鉆削試驗驗證了文章所構(gòu)建的模擬模型,準確可靠。在本文模型的基礎(chǔ)上,獲取了鉆削溫度關(guān)于切削參數(shù)和微織構(gòu)參數(shù)變化的規(guī)律。（4）研究最佳表面織構(gòu)醫(yī)療鉆頭的磨損機理,通過豬骨皮質(zhì)骨鉆削物理試驗,得到醫(yī)療鉆頭主后刀面... 

【文章來源】：天津理工大學天津市

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 本課題的研究背景及意義
    1.2 骨鉆削研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國外研究現(xiàn)狀
    1.3 表面微織構(gòu)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 摩擦副表面織構(gòu)的減摩效果的研究狀況
        1.3.2 表面微織構(gòu)在刀具上的應(yīng)用
    1.4 本課題的主要研究內(nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
第二章 凹坑型微織構(gòu)幾何參數(shù)設(shè)計及其制備
    2.1 激光加工技術(shù)
        2.1.1 激光加工的原理
        2.1.2 微織構(gòu)加工設(shè)備
        2.1.3 加工后續(xù)處理
    2.2 微織構(gòu)的設(shè)計
        2.2.1 麻花鉆基本結(jié)構(gòu)
        2.2.2 微織構(gòu)幾何參數(shù)設(shè)計
    2.3 微織構(gòu)麻花強度分析
        2.3.1 微織構(gòu)鉆頭三維模型的建立
        2.3.2 定義約束和載荷
        2.3.3 材料屬性的設(shè)置
        2.3.4 微織構(gòu)幾何尺寸對鉆頭應(yīng)力的影響
    2.4 本章小結(jié)
第三章 凹坑型微織構(gòu)對 4Cr13不銹鋼刀具表面摩擦性能的影響
    3.1 摩擦理論
    3.2 摩擦磨損試驗設(shè)備及方案
        3.2.1 摩擦磨損試驗設(shè)備
        3.2.2 摩擦磨損試驗材料
        3.2.3 試驗方案設(shè)計及條件
        3.2.4 摩擦磨損試驗過程
        3.2.5 試驗數(shù)據(jù)的采集
    3.3 摩擦磨損試驗結(jié)果分析
        3.3.1 試驗結(jié)果
        3.3.2 凹坑型表面微織構(gòu)的減摩機理分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 表面織構(gòu)醫(yī)療鉆頭皮質(zhì)骨鉆削溫度的研究
    4.1 有限元分析法簡介
    4.2 有限元仿真模型的建立
        4.2.1 幾何模型的建立
        4.2.2 材料屬性的設(shè)置
        4.2.3 網(wǎng)格劃分
        4.2.4 鉆屑切削分離準則的選取
        4.2.5 相互作用的定義
        4.2.6 仿真結(jié)果
    4.3 有限元模型的驗證
        4.3.1 骨鉆削試驗
        4.3.2 試驗與仿真結(jié)果對比
    4.4 鉆削用量對鉆削區(qū)域加工溫度的影響
        4.4.1 鉆削參數(shù)試驗設(shè)計
        4.4.2 鉆削溫度與進給速度之間的關(guān)系
        4.4.3 鉆削溫度與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系
    4.5 凹坑型微織構(gòu)幾何參數(shù)對骨鉆削區(qū)域加工溫度的影響
        4.5.1 微織構(gòu)參數(shù)正交試驗設(shè)計
        4.5.2 仿真試驗結(jié)果分析
    4.6 本章小結(jié)
第五章 表面織構(gòu)醫(yī)療鉆頭磨損研究及其預(yù)測模型的構(gòu)建
    5.1 刀具的磨損
        5.1.1 刀具的磨損形式
        5.1.2 刀具磨損及磨鈍標準
        5.1.3 刀具磨損的原因
        5.1.4 檢測設(shè)備
    5.2 刀具磨損試驗研究
        5.2.1 兩種刀具對比試驗
        5.2.2 微織構(gòu)刀具后刀面磨損研究
    5.3 刀具磨損量預(yù)測
        5.3.1 灰色模型的簡介
        5.3.2 微織構(gòu)醫(yī)療鉆頭主后刀面磨損量的灰色模型
        5.3.3 預(yù)測模型的驗證
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論和展望
    6.1 研究結(jié)論
    6.2 研究展望
參考文獻
發(fā)表論文和科研情況說明
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]表面微織構(gòu)影響點接觸潤滑摩擦性能的實驗研究[J]. 劉洪龍,王文中,趙自強,孔凌嘉.  潤滑與密封. 2014(01)
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碩士論文
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[3]微織構(gòu)自潤滑刀具的結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[D]. 亓婷.山東大學 2012
[4]表面微織構(gòu)刀具切削鈦合金的試驗研究[D]. 王亮.南京航空航天大學 2012
[5]基于有限元方法的鉆頭動靜態(tài)分析與研究[D]. 李超.華中科技大學 2009



本文編號：3439850