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  本文關(guān)鍵詞：超高壓磨料水射流精密切割3D模型基礎(chǔ)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《重慶大學(xué)》 2015年

超高壓磨料水射流精密切割3D模型基礎(chǔ)研究

吳逾強(qiáng)  

【摘要】：磨料水射流(AWJ)切割技術(shù)自上世紀(jì)80年代出現(xiàn)以來,經(jīng)過30多年的改進(jìn),目前已成為了一種成熟的加工技術(shù)。該技術(shù)與激光、等離子等高能束加工技術(shù)相同,屬于新一代的特種加工技術(shù),并且作為唯一一種冷態(tài)高能束加工技術(shù),在加工領(lǐng)域有著其他技術(shù)所無法取代的優(yōu)勢。其切縫小、無熱損傷、不帶來殘余應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn),尤其適用于航空航天、高鐵等對材料有著極高要求的高精尖領(lǐng)域的機(jī)械加工。隨著五軸磨料水射流設(shè)備的出現(xiàn)以及計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)的提高,經(jīng)過適當(dāng)培訓(xùn)的普通工人也可以輕易用磨料水射流加工出有著極高精度的產(chǎn)品。目前該技術(shù)已經(jīng)開始由2D加工逐步走向3D加工,國際磨料水射流設(shè)備巨頭Flow、OMAX等歐美公司已紛紛投入巨資開始研發(fā)磨料水射流3D加工技術(shù)。反觀我國,目前掌握五軸磨料水射流設(shè)備的生產(chǎn)制造與精密加工技術(shù)的單位屈指可數(shù),磨料水射流技術(shù)對我國的精密工業(yè)加工來說還是新鮮的東西,但磨料水射流3D加工技術(shù)縮小了我國與世界先進(jìn)水平之間的差距,對該技術(shù)的研發(fā)是我國磨料水射流技術(shù)實(shí)現(xiàn)彎道超車的絕佳機(jī)會,同時(shí)該技術(shù)也是李克強(qiáng)總理提出的中國版工業(yè)4.0計(jì)劃中不可或缺的高精尖工業(yè)加工智能控制技術(shù)。由于磨料水射流切割破碎物料的影響因素眾多,其本身固液氣三相流相互作用過程極為復(fù)雜,很難從純理論上建立廣泛適用的模型。本文在綜合研究前人的理論基礎(chǔ)上,選擇了從體積移除的角度入手,通過對實(shí)際切割過程的可視化研究,從十二萬張照片中尋找出切割過程的規(guī)律,并通過該規(guī)律將磨料水射流切割過程重新分類。新的分類統(tǒng)合了目前最為廣泛接受的兩種切割前沿形成的理論,并發(fā)現(xiàn)了為前人所忽視,但在實(shí)際切割過程中最為常見的一種切割狀態(tài)。針對該狀態(tài)本文提出了全新的假設(shè),并詳細(xì)研究了該假設(shè)的成立條件。隨后本文根據(jù)該假設(shè)設(shè)計(jì)了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn),針對磨料水射流切割過程中最為重要的兩個(gè)平面上的曲線(切割前沿后拖量曲線、切縫寬度變化曲線)開發(fā)了全新的精確實(shí)驗(yàn)方法與精確測量方法(實(shí)驗(yàn)方法即將獲得發(fā)明專利授權(quán)),獲得了大量精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(約六萬多組)。通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖像的分析,對切割前沿后拖量曲線和切縫寬度變化曲線分別采用理論推導(dǎo)與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的方式建立了回歸模型和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?并經(jīng)由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了以上模型的有效性,最終證明了前文假設(shè)的正確性。通過上述兩個(gè)模型,可以準(zhǔn)確的預(yù)測給定參數(shù)下磨料水射流切割所獲得的主要切面3D形貌,并可根據(jù)預(yù)測值選擇最優(yōu)的補(bǔ)償參數(shù),以獲得更加精密的加工結(jié)果。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG664
【目錄】：

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