周熙熙[1]2003年在《磨料喷射加工机理及其应用研究》文中指出磨料喷射加工是利用微细磨料与高压气体混合形成的高速气-固两相流，通过专门设计的喷嘴射向工件，依靠磨料的高速冲击和冲刷作用而实现去除工件表面材料的一种加工方法。随着现代加工技术的发展，磨料喷射加工越来越被广泛应用于材料表面处理以及微机械零件的加工，特别是如玻璃、陶瓷、单晶硅等硬脆性材料微器件加工。 本文首先对磨料喷射微细加工过程的观察分析，在光学显微镜下用于磨料喷射加工的磨料形状与圆锥或棱锥相似，具有锋利的边刃，观测分析脆性材料磨料喷射已加工表面可知，对于脆性材料，材料的去除是由相邻磨料冲击工件表面所引起的裂纹相互扩展交汇而产生的。基于这些观察现象，本文提出，对于脆性材料，磨粒单次冲击产生局部平行裂纹，随着加工的继续进行，累计作用的结果裂纹呈辐射状扩展，这些裂纹相互交汇，最终产生破裂碎片，导致被加工材料去除。本论文以单颗磨料为研究对象，分析了其受力情况，并在此基础上建立材料去除的模型。 利用实验室现有设备和自己设计实验装置，实验分析了磨料喷射加工过程，实验研究了影响磨料喷射加工过程的主要因素如磨料流速，磨料流量对加工效果的影响，验证了所提出的理论分析模型，探讨了磨料喷射加工机理，为磨料喷射加工工艺更好地应用于生产打下了基础。
刘枫[2]2008年在《外圆磨削磨粒喷射加工机理及表面特性研究》文中研究说明传统的外圆磨削中,由于磨削高温使工件表层材料出现缺陷,例如：微裂纹、残余拉应力和表面烧伤等,同时表面的粗糙度和波纹度也较大,这将影响零件的疲劳强度、抗蚀性和接触刚度。因此,重要零件在磨削加工后需要去除表面缺陷层、进行降低粗糙度和波纹度的光整加工。外圆磨削磨粒喷射加工是重要零件在磨削加工后进行去除表面缺陷层、降低粗糙度和波纹度为目的的光整加工新工艺。该工艺是在工件完成磨削后,砂轮停止切入进给,并将磨料混合液注入外圆磨削的楔形接触区。由于砂轮高速旋转,当磨料流体注入砂轮与工件之间的楔形间隙时,就形成了流体动压现象,产生了速度场及压力场。磨料在砂轮约束下获得压力和速度,从而对工件表面进行微去除光整加工实验研究表明,该加工方法既可以保持高的表面形状精度,又可以高效地获得粗糙度Rα。0.19-0.6μm的无缺陷外圆加工表面,实现高效、高精度、低粗糙度,并且可以将磨削和抛光集成的表面精密光整加工。本文以外圆磨削楔形接触区流体场为核心,围绕磨料流体压力场、速度场的建模与仿真和材料去除机理以及工件表面特性等进行了系统的基础性理论和实验研究。本文的主要研究工作包括以下几个方面：(1)论述了国内外光整加工技术的发展概况,以及光整加工技术的实际应用和最新成就。论述了光整加工技术在机械制造中的重要作用,光整加工技术的分类、特点和发展方向,重点论述了游离磨粒精密光整加工技术的性能特点以及发展方向,阐述了本课题的背景及意义。(2)依据Navier-Stokes方程和流体流动的连续性方程建立了外圆磨削砂轮与工件之间楔形接触区流体动压力的叁维数学模型,结合流体力学和仿真技术,利用Matlab软件,对叁维流体压力场进行了计算机模拟和仿真研究。研究了楔形接触区流体动压力的分布规律及其影响因素,其仿真结果与实验结果相接近,为磨削楔形接触区流体压力场的仿真研究提供了方法。(3)建立了外圆磨削砂轮与工件之间楔形接触区的流体速度场模型,利用Fluent软件,对二维、叁维流体速度场进行了计算机模拟和仿真,研究了楔形接触区流体速度场的分布规律及其影响因素。其次研究了单颗、多颗磨粒在楔形接触区的运动轨迹,以及磨粒的释放位置对运动轨迹的影响。最后研究了磨粒在运动过程中随时间的分布规律和磨粒在楔形接触区不同位置的分布情况。(4)基于磨粒特征尺寸与砂轮和工件之间最小间隙的比值变化,研究了外圆磨削砂轮约束磨粒喷射加工的材料去除机理,即：两体研磨加工和叁体冲蚀加工模式的集成。运用概率统计的方法,建立了楔形接触区有效活动磨粒数的数学模型；依据单颗磨粒的材料去除模型和实际参加光整加工的有效磨粒数模型,建立了工件表面材料去除率模型。在外圆磨床上进行了磨粒喷射加工材料去除的实验研究,通过实验结果验证了工件材料去除率的理论模型。(5)对外圆磨削砂轮约束磨粒喷射加工表面微观形貌进行分析,研究了工件表面的尖峰去除机理和波纹度的均化、改善机理。利用外圆磨床MB1332A对45钢进行磨粒喷射加工实验,用表面轮廓仪对加工前后的工件表面进行微观几何参数测量,并用SEM扫描电镜观察表面微观形貌变化。实验结果表明,随着喷射加工时间的增加,表面微观形貌由方向一致的沟槽过渡到随机的、无方向性的微细凹坑,工件表面网纹交错,表面粗糙度值明显降低。(6)通过运用自相关函数、功率谱密度函数、互相关函数以及傅立叶谱对磨削加工和磨粒喷射加工外圆表面轮廓进行相关性及谱分析。(7)对外圆磨削磨粒喷射加工表面进行物理力学性能的评价,研究了光整加工前后工件表面特性对摩擦磨损性能、耐腐蚀性能和金相组织等的影响。并应用分形维数对磨削表面和磨粒喷射加工表面进行辅助性的分析。(8)通过对平面磨削和外圆磨削砂轮约束磨粒喷射加工楔形接触区压力场、速度场、以及工件表面质量等方面的对比,揭示了光整加工平面工件和外圆工件的差异,讨论了此工艺对加工平面工件的可行性。(9)总结了论文工作,并提出了探索性的建议。
李长河, 修世超, 李琦, 蔡光起[3]2004年在《磨料喷射光整加工机理及在机械领域中的应用》文中研究指明磨料喷射光整加工是利用微细磨料与高压空气(或其它气体)混合而成的高速束流,依靠磨粒的高速冲击、抛磨作用而微去除工件表面材料,从而达到光整加工的目的。文章分析了磨料喷射光整加工的原理、特点、应用类型;影响加工能力和表面质量的主要因素以及在工程领域中的实际应用.
王家明[4]2011年在《微细磨粒喷射加工的机理及其实验研究》文中进行了进一步梳理微细磨粒喷射加工(Micro-Abrasive Jet Machining, MAJM)是利用微细磨粒和高压气体的高速混合流冲击工件材料从而达到去除材料的一种加工方法。通过建立脆性材料的有限元分析模型,对微细磨粒冲击脆性材料的过程进行仿真,以分析脆性材料的去除机理,通过喷射加工实验证明了微细磨粒喷射加工的可行性,主要内容包括:(1)选择合适的脆性材料模型,运用ANSYS/LS-DYNA仿真微细磨粒冲击脆性材料的过程,通过对结果的处理,分析了脆性材料的冲蚀机制,得出了凹坑直径随着冲击速度以及圆度因子随着冲击角度的变化规律。(2)基于流体力学的相关理论,设计了一套喷射加工实验装置;分析了喷嘴内的气—固两相流运动状态,给出了气体压力和微粒速度的数学关系式。(3)运用喷射加工实验装置对玻璃进行了喷射加工实验,通过对实验和仿真结果的比较,分析喷射加工脆性材料去除的机理,得出了喷射距离、喷射时间、喷射压力、喷射角度对凹坑直径和圆度因子的影响规律;另外利用该装置在玻璃上加工了一些试样,验证这种方法的可行性。
李长河[5]2005年在《砂轮约束磨粒喷射精密光整加工机理及表面特性的研究》文中研究表明普通磨削由于磨削高温、反复碾压产生的工件表层材料过度变形、微裂纹、残余应力和表面层污染等，在工件上形成表面缺陷层，同时表面粗糙度和波纹度也较大。这将影响零件疲劳强度、抗蚀性和接触刚度等使用要求。重要零件需要在磨削后进行去除表面缺陷层、降低粗糙度和波纹度的微去除加工，但这增加了工序并需要特殊设备，给生产造成不便，增加了加工时间和生产成本。本文创新提出一种在磨床上进行的磨粒喷射精密光整加工新方法。该方法在磨削后停止砂轮切入进给，将磨料混合液注入磨削区，借助砂轮旋转和楔形区挤压流体的压力速度场使微细磨粒获得能量，实现对工件进行有边界约束的微去除加工。研究表明，该加工方法既保持或获得高的表面形状精度，又可以高效地获得具有粗糙度R_a0.15～1.6μm的无缺陷加工表面，实现高效、高精度、低粗糙度，并且磨削和抛光可以集成的表面精密光整加工。本文对砂轮约束磨粒喷射精密光整加工机理及表面特性进行了较系统的理论和实验研究，取得了若干有价值的研究成果。总结全文，本论文的工作包括如下几个方面： (1)阐述了光整加工技术在机械制造中的作用，光整加工技术的分类、特点和发展方向，重点论述了游离磨粒精密光整加工技术的性能特点以及国内外发展方向，论述了本课题的背景及意义。 (2)根据Navier-Stokes方程和流体流动的连续性方程，建立了砂轮约束磨粒喷射精密光整加工中砂轮、工件楔形接触区流体动压力的叁维数学模型并进行仿真研究，研究了楔形区流体动压力的分布规律及其影响因素。对砂轮与工件之间楔形区域形成的流体动压力进行了实验研究，实验结果表明，依据Navier-Stokes方程和流体流动的连续性方程建立的动压力理论模型与实验结果吻合，理论模型能很好的预测接触区流体压力场分布。 (3)建立了砂轮、工件楔形区流体速度场模型，研究了楔形区流体速度场的分布规律及其影响因素。研究了磨粒速度与磨料液流速度之间的关系。 (4)基于磨粒特征尺寸与砂轮、工件之间液膜厚度比值变化，研究了砂轮约束磨粒喷射精密光整加工材料去除机理，即：两体研磨加工，叁体抛光加工，磨粒喷射加工，流体动压力剪切加工以及化学机械加工等加工模式的集成。分
任延岿, 吕玉山, 孙建章[6]2007年在《微磨料气射流加工机理实验研究》文中指出微磨料气射流加工技术是对硬脆材料进行微细加工的一种非常有潜力的技术.对脆性材料微磨料气射流加工机理的实验研究是精细精密加工领域一个重要研究方向.为研究微磨料气射流加工的一般机理,在一套自制微磨料气射流装置上实验并分析了喷射参数及磨料参数对微磨料气射流加工影响的数据,得到了微磨料气射流加工中喷射距离、喷射时间、喷射压力、喷射流量和磨料粒度对加工效果的影响的一般规律.
丁明伟[7]2006年在《新型SiC/（W，Ti）C陶瓷喷砂嘴的研究开发及其应用》文中认为本文从喷砂嘴的实际使用要求出发，研制开发出新型SiC／(W，Ti)C陶瓷喷砂嘴，并对其组分设计、力学性能和微观结构等进行了全面系统的研究。运用气固两相流动理论对喷砂过程进行了模拟和仿真；运用有限元分析软件对陶瓷喷砂嘴的应力状态进行了分析；并对所研制的SiC／(W，Ti)C陶瓷喷砂嘴进行了冲蚀磨损试验，探索了其冲蚀磨损机理。 以SiC为基体，(W，Ti)C固溶体为增韧补强剂，采用热压烧结工艺研制成功了SiC／(W，Ti)C陶瓷喷砂嘴。SiC／(W，Ti)C陶瓷喷砂嘴材料的最佳烧结工艺为：烧结温度为1900℃，保温时间为30min，压力为30MPa；(W，Ti)C的最优组分含量为70Vol％。其力学性能为：维氏硬度为25.944GPa，抗弯强度为631MPa，断裂韧性为4.38MPa.m~(1／2)。 SiC／(W，Ti)C陶瓷喷砂嘴材料的抗弯强度和硬度都随(W，Ti)C含量的增加而增大，而断裂韧性随(W，Ti)C含量的增加而降低。SiC陶瓷的断口表面存在许多气孔，材料极不致密，其断裂方式为穿晶断裂，而SiC／(W，Ti)C陶瓷材料的断口表面几乎没有气孔存在，且各相分布均匀，材料极致密，其断裂方式为沿晶断裂和穿晶断裂相结合的混合断裂。 对磨料在不同结构形式喷砂嘴内的运动速度和轨迹进行了计算和模拟仿真。结果表明：磨料在喷砂嘴内的运动近似均匀流动，从喷砂嘴入口到出口的运动过程中，速度逐渐增大，并且靠近轴心的速度高，接近壁面的速度低。锥角喷砂嘴的磨料出口速度大于通孔喷砂嘴的，其锥角喷砂嘴最佳角度范围为10°～25°。 运用有限元法分析了不同入口锥角的陶瓷喷砂嘴冲蚀过程中的应力状态。结果表明：磨料入口处喷砂嘴所受的应力最大，出口次之，最小应力出现在中间区域，可以很好地解释喷砂嘴出、入口的磨损比其它位置磨损严重的现象。通孔喷砂嘴受到的最大应力大于锥角喷砂嘴的，且入口锥角的大小对喷砂嘴的应力状态有重要影响，SiC／(W，Ti)C陶瓷喷砂嘴的最佳入口角为15°左右，结合速度分析结果，
张立锋[8]2006年在《间歇式微细磨料喷射系统开发与喷射仿真研究》文中指出微细磨料喷射加工的原理是用高速气流将微细磨料加速,用高速的微细磨料粒子冲击硬脆性材料的工件,被加工工件表面被冲击后表层材料就被去除。微细磨料喷射加工技术在硬脆性材料加工方面有着效率高、价格低廉和加工柔性大等优点。本文主要进行了间歇式微细磨料喷射加工系统开发、微细磨料喷射仿真研究和微细磨料喷射实验等几个方面的研究。开发出了一套间歇式微细磨料喷射加工系统,该系统可以用计算机自动控制喷射时间和一个喷射周期内喷射磨料和纯空气的时间;利用ANSYSCFX软件对磨料喷射进行了仿真研究,得出了喷射压力、喷射距离和喷嘴的结构对喷射效果的影响规律;还利用微细磨料喷射系统进行了喷射实验,并对实验结果进行分析,得出了喷射时间、喷射压力和喷射距离等对加工出来的孔的直径和深度的影响规律。
刘向蕾[9]2009年在《高速旋转阴极微小孔电解加工技术研究》文中研究表明电解加工(electrochemical machining, ECM)是利用电极在电解液中发生电化学阳极溶解从而对金属材料进行加工的一种特种加工方法。电解加工由于其具有工具无损耗、加工材料范围广、加工后工件无残余应力和变形的特点,成为航空航天、国防工业生产中的关键技术之一。电解加工技术由于其是以离子形式去除材料,具有微细加工技术的潜在能力,成为近年来研究的热点之一。本论文结合制造业中广泛使用的微小孔结构,对微小孔电解加工以及其后处理中的关键技术进行研究,采用最高达40000rpm转速的高速旋转电极在四轴联动的微细电解加工机床进行微小孔电解加工试验。使用带有螺旋沟槽的微细电极作为工具电极,并在其高速旋转的条件下,利用电极上的螺旋沟槽将电解加工产物及时排出并快速补充新鲜电解液的特点进行微小孔电解加工试验,对微小孔电解加工的性能进行研究。分析不同的电极进给速度、电解液浓度对微小孔加工精度的影响规律,以及不同的电极转速对电解加工的稳定性和进给速度的影响情况。微小孔电解加工试验表明,在电极高速转动条件下,通过采用高的电极进给速度,低浓度的电解液等加工参数,可以减小侧向间隙;当电极转速由低变高时,保持稳定加工的电极最大进给速度得到提高,但当电极转速超过25000rpm后,保持稳定加工的电极最大进给速度反而有所下降。为了提高微小孔的加工精度,采用球形磨头电极进行微小孔电解磨削扩孔加工试验,分析了电解磨削加工中加工电压和进给速度对微小孔的加工精度、加工表面粗糙度和加工稳定性的影响规律,同时对金刚石磨头电极的使用寿命及其对孔精度的影响情况进行了研究。试验结果表明,选择合适的加工参数,合理搭配电解磨削中的电解作用和磨削作用,并在牺牲层的保护下,电解磨削扩孔加工后孔的尺寸精度达到9μm,加工表面粗糙度为Ra0.25μm,并且孔的锥度非常小。
陈松涛[10]2006年在《微细磨料喷射加工系统开发与实验研究》文中研究表明微细磨料喷射加工被认为是在硬脆材料上实现精确加工微小孔或刻蚀最具有潜力的一项微加工技术。它的原理是用高速气流将微细磨料加速,用高速的微细磨料粒子冲击硬脆性材料的工件,在冲击点处形成裂纹,裂纹交错最终造成表面材料的脆性断裂而被去除。微细磨料喷射加工技术在硬脆性材料加工方面有着加工效率高、设备价格低廉和加工柔性大等优点。本文主要开发了微细磨料喷射加工系统并进行了微细磨料喷射加工实验研究。所开发出的微细磨料喷射加工系统包括气源、叁坐标工作台、喷嘴、密封集尘装置和控制系统。利用该系统进行了微细磨料喷射刻线加工实验,通过对实验结果进行分析,得出了喷射压力、喷射时间、喷射距离和喷嘴相对工件移动速度等对刻线深度和宽度的影响规律。
参考文献：
[1]. 磨料喷射加工机理及其应用研究[D]. 周熙熙. 汕头大学. 2003
[2]. 外圆磨削磨粒喷射加工机理及表面特性研究[D]. 刘枫. 东北大学. 2008
[3]. 磨料喷射光整加工机理及在机械领域中的应用[J]. 李长河, 修世超, 李琦, 蔡光起. 机械制造. 2004
[4]. 微细磨粒喷射加工的机理及其实验研究[D]. 王家明. 南京航空航天大学. 2011
[5]. 砂轮约束磨粒喷射精密光整加工机理及表面特性的研究[D]. 李长河. 东北大学. 2005
[6]. 微磨料气射流加工机理实验研究[J]. 任延岿, 吕玉山, 孙建章. 沈阳理工大学学报. 2007
[7]. 新型SiC/（W，Ti）C陶瓷喷砂嘴的研究开发及其应用[D]. 丁明伟. 山东大学. 2006
[8]. 间歇式微细磨料喷射系统开发与喷射仿真研究[D]. 张立锋. 吉林大学. 2006
[9]. 高速旋转阴极微小孔电解加工技术研究[D]. 刘向蕾. 南京航空航天大学. 2009
[10]. 微细磨料喷射加工系统开发与实验研究[D]. 陈松涛. 吉林大学. 2006
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