針對骨加工過程中過高的溫度會導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能夠起到減摩抗磨作用,設計及制備出凹坑型表面微織構新型醫(yī)療鉆頭。根據醫(yī)療鉆頭的結構選取合理的微織構參數(shù),利用激光制備技術在醫(yī)療鉆頭副后刀面制備了不同參數(shù)的凹坑型微織構,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）根據所研究醫(yī)療鉆頭結構確定了微織構尺寸大小,利用激光加工設備在鉆頭副后刀面上制備出凹坑型表面微織構,并通過ANSYS Workbench分析出較優(yōu)的微織構參數(shù)。（2）在4Cr13不銹鋼盤試樣上加工出微織構,通過無微織構與有微織構的盤試樣與豬骨皮質骨組成的摩擦副進行摩擦磨損試驗,在設計的微織構幾何參數(shù)內,得到微織構幾何參數(shù)對該種摩擦副的摩擦效果的影響規(guī)律。（3）通過ABAQUS軟件模擬出微織構醫(yī)療鉆頭鉆削豬骨皮質骨的三維鉆削過程,并用骨鉆削試驗驗證了文章所構建的模擬模型,準確可靠。在本文模型的基礎上,獲取了鉆削溫度關于切削參數(shù)和微織構參數(shù)變化的規(guī)律。（4）研究最佳表面織構醫(yī)療鉆頭的磨損機理,通過豬骨皮質骨鉆削物理試驗,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 國內研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國外研究現(xiàn)狀
    1.3 表面微織構研究現(xiàn)狀
        1.3.1 摩擦副表面織構的減摩效果的研究狀況
        1.3.2 表面微織構在刀具上的應用
    1.4 本課題的主要研究內容
    1.5 本章小結
第二章 凹坑型微織構幾何參數(shù)設計及其制備
    2.1 激光加工技術
        2.1.1 激光加工的原理
        2.1.2 微織構加工設備
        2.1.3 加工后續(xù)處理
    2.2 微織構的設計
        2.2.1 麻花鉆基本結構
        2.2.2 微織構幾何參數(shù)設計
    2.3 微織構麻花強度分析
        2.3.1 微織構鉆頭三維模型的建立
        2.3.2 定義約束和載荷
        2.3.3 材料屬性的設置
        2.3.4 微織構幾何尺寸對鉆頭應力的影響
    2.4 本章小結
第三章 凹坑型微織構對 4Cr13不銹鋼刀具表面摩擦性能的影響
    3.1 摩擦理論
    3.2 摩擦磨損試驗設備及方案
        3.2.1 摩擦磨損試驗設備
        3.2.2 摩擦磨損試驗材料
        3.2.3 試驗方案設計及條件
        3.2.4 摩擦磨損試驗過程
        3.2.5 試驗數(shù)據的采集
    3.3 摩擦磨損試驗結果分析
        3.3.1 試驗結果
        3.3.2 凹坑型表面微織構的減摩機理分析
    3.4 本章小結
第四章 表面織構醫(yī)療鉆頭皮質骨鉆削溫度的研究
    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 材料屬性的設置
        4.2.3 網格劃分
        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)試驗設計
        4.4.2 鉆削溫度與進給速度之間的關系
        4.4.3 鉆削溫度與轉速之間的關系
    4.5 凹坑型微織構幾何參數(shù)對骨鉆削區(qū)域加工溫度的影響
        4.5.1 微織構參數(shù)正交試驗設計
        4.5.2 仿真試驗結果分析
    4.6 本章小結
第五章 表面織構醫(yī)療鉆頭磨損研究及其預測模型的構建
    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 微織構刀具后刀面磨損研究
    5.3 刀具磨損量預測
        5.3.1 灰色模型的簡介
        5.3.2 微織構醫(yī)療鉆頭主后刀面磨損量的灰色模型
        5.3.3 預測模型的驗證
    5.4 本章小結
第六章 結論和展望
    6.1 研究結論
    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
[1]微納織構涂層刀具研究進展[J]. 張克棟,鄧建新,姜超,陳帥,劉亞運.  航空制造技術. 2015(06)
[2]骨外科手術鉆孔溫度影響因素理論分析與實驗研究[J]. 馬宏亮,李長河.  機械設計與制造. 2014(03)
[3]表面微織構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)
[4]織構對涂層刀具切削性能影響的有限元分析及實驗研究[J]. 孫華亮,涂杰松,商宏飛,徐建華,張少婧,邵天敏,李健.  現(xiàn)代制造工程. 2013(09)
[5]仿生微織構對刀具切削性能影響的有限元分析[J]. 邵世超,謝峰.  工具技術. 2013(05)
[6]基于灰色馬爾可夫模型的城市污水量預測[J]. 李小芳,孫寶盛,司志娟.  環(huán)境工程學報. 2013(01)
[7]微織構對硬質合金表面摩擦性能的影響[J]. 王震,李亮,戚寶運,卞榮.  工具技術. 2011(01)
[8]醫(yī)療鉆頭鉆削力和鉆削溫度的試驗研究[J]. 楊毅欣,王成勇,秦哲,宋月賢,陳翰源.  機械設計與制造. 2010(11)
[9]電路板復合材料高速鉆削刀具的磨損[J]. 湯宏群,王成勇,王冰.  熱加工工藝. 2010(10)
[10]鑲嵌固體潤滑劑的自潤滑刀具切削溫度研究[J]. 宋文龍,鄧建新,吳澤,顏培,張輝.  農業(yè)機械學報. 2010(01)

碩士論文
[1]基于正交各向異性分析的皮質骨鉆削的仿真與實驗研究[D]. 何玲.天津理工大學 2016
[2]微織構麻花鉆的設計制備及鉆削性能研究[D]. 高煥煥.山東大學 2015
[3]微織構自潤滑刀具的結構設計研究[D]. 亓婷.山東大學 2012
[4]表面微織構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