本文關(guān)鍵詞：冠型軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪接觸應(yīng)力分析與試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 冠型氣壓砂輪 大型激光強(qiáng)化模具 材料均勻去除 接觸應(yīng)力 高效光整

【摘要】：激光強(qiáng)化技術(shù)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(lái)越廣泛的應(yīng)用。為了改善半球型氣壓砂輪光整加工過(guò)程中接觸應(yīng)力分布不均勻而導(dǎo)致的激光強(qiáng)化模具表面光整效率低、面形精度難以控制等問(wèn)題。本文結(jié)合現(xiàn)有直徑40mm的半球型軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪的研究,通過(guò)仿真及實(shí)驗(yàn)對(duì)比獲得一種高效高精度的冠型軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪,并分析了更大尺寸結(jié)構(gòu)的冠型砂輪在光整中的接觸應(yīng)力分布特性,從而實(shí)現(xiàn)汽車大型覆蓋件模具激光強(qiáng)化表面的高效精密光整加工。具體研究?jī)?nèi)容如下:1)通過(guò)氣壓砂輪的非線性特性分析,確定氣壓砂輪的本構(gòu)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(guò)光整加工約束條件的分析對(duì)冠型氣壓砂輪進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并利用氣壓砂輪接觸力學(xué)性能測(cè)試對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步優(yōu)化。2)通過(guò)氣壓砂輪動(dòng)態(tài)接觸過(guò)程中柔性變形的分析,建立了砂輪旋轉(zhuǎn)變化下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系式,用于描述砂輪加工應(yīng)力變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程。研究分析得出氣壓砂輪的層間結(jié)合滿足完全連續(xù)界面的條件,為氣壓砂輪仿真模型的簡(jiǎn)化提供理論支撐。通過(guò)氣壓砂輪與工件接觸區(qū)域速度場(chǎng)分析得到:接觸區(qū)內(nèi)各點(diǎn)切向線速度呈非線性遞增趨勢(shì),因而需要接觸應(yīng)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(guò)仿真對(duì)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(yīng)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(yīng)力缺陷的現(xiàn)象;進(jìn)一步通過(guò)材料去除率的分析對(duì)比優(yōu)選出R25冠型砂輪。將優(yōu)選出的冠型砂輪結(jié)構(gòu)尺寸成倍擴(kuò)大后進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)得出:隨著砂輪尺寸的擴(kuò)大,接觸應(yīng)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(duì)比半球型與冠型砂輪在不同壓縮量下的光整試驗(yàn)效果,通過(guò)測(cè)量試驗(yàn)后模具表面的形貌和粗糙度值,說(shuō)明采用冠型軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪可以針對(duì)激光強(qiáng)化自由曲率模具達(dá)到材料均勻去除的目的,同時(shí)可有效提高光整效率與砂輪使用壽命,從而驗(yàn)證仿真結(jié)果。進(jìn)一步對(duì)比成倍擴(kuò)大后的冠型砂輪光整試驗(yàn)效果,不僅驗(yàn)證得出擴(kuò)大后的冠型砂輪提高了光整效率,同時(shí)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(dá)到30~33nm的高精度激光強(qiáng)化加工表面,從而實(shí)現(xiàn)大型汽車覆蓋件激光強(qiáng)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(jié)構(gòu)的冠型氣壓砂輪實(shí)現(xiàn)激光強(qiáng)化模具表面的納米級(jí)精度光整加工提供了一定的理論指導(dǎo)意義,具有一定的技術(shù)借鑒價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：冠型氣壓砂輪 大型激光強(qiáng)化模具 材料均勻去除 接觸應(yīng)力 高效光整
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG743
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-24
• 1.1 論文選題來(lái)源11
• 1.2 論文的研究背景及意義11-13
• 1.3 大型激光強(qiáng)化模具表面激光淬火加工技術(shù)13-15
• 1.4 大型激光強(qiáng)化模具表面光整加工技術(shù)15-22
• 1.4.1 磨削加工技術(shù)16-17
• 1.4.2 研磨加工技術(shù)17-18
• 1.4.3 流體拋光加工技術(shù)18-20
• 1.4.4 氣囊拋光加工技術(shù)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(shè)計(jì)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(gòu)模型28-34
• 2.4 冠型氣壓砂輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34-38
• 2.5 冠型氣壓砂輪接觸力測(cè)試與初步結(jié)構(gòu)優(yōu)選38-41
• 2.6 本章小結(jié)41-42
• 第3章 冠型氣壓砂輪接觸應(yīng)力分析42-72
• 3.1 引言42
• 3.2 彈性體系力學(xué)分析42-49
• 3.2.1 彈性體系動(dòng)態(tài)力學(xué)分析42-44
• 3.2.2 層間彈性體系力學(xué)分析44-49
• 3.3 氣壓砂輪非線性動(dòng)力學(xué)LS-DYNA軟件分析49-53
• 3.3.1 工程參數(shù)設(shè)置49-50
• 3.3.2 實(shí)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(yīng)力分析53-71
• 3.4.1 冠型與半球型氣壓砂輪的接觸應(yīng)力分布對(duì)比分析55-66
• 3.4.2 不等徑冠型氣壓砂輪的接觸應(yīng)力仿真分析66-71
• 3.5 本章小結(jié)71-72
• 第4章 冠型氣壓砂輪的試驗(yàn)研究72-80
• 4.1 引言72
• 4.2 光整實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與方案設(shè)計(jì)72-73
• 4.2.1 光整實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)72-73
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)方案73
• 4.3 冠型與半球型氣壓砂輪光整試驗(yàn)分析73-76
• 4.4 不等徑氣壓砂輪光整試驗(yàn)分析76-79
• 4.5 本章小結(jié)79-80
• 第5章 總結(jié)與展望80-82
• 5.1 論文的研究?jī)?nèi)容與貢獻(xiàn)80-81
• 5.2 未來(lái)工作展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 致謝86-87
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果87

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本文編號(hào)：634980