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《太原理工大学》 2015年
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滚磨光整加工动力学变量的模拟仿真与测试

张建丽  
【摘要】:机械零件的表面质量对设备的耐磨性、配合精度、抗腐蚀性、接触刚度、抗疲劳强度、可靠性及寿命等机械设备的性能都有十分重要的影响。表面加工技术可以根据需要对零件进行去毛刺、除飞边、降低表面粗糙度,改善零件表面应力状态;去除零件毛坯在铸锻、冲压、焊接之后表面存在的氧化层、粘砂及残留焊渣,保证毛坯零件的表面质量;对切削加工后的零件进行棱边倒圆、去除毛刺、消除微观裂纹,改善物理力学性能。滚磨光整加工技术作为一种典型的自由磨具表面光整加工方法,因为具有加工成本低、加工效果好、加工效率高及加工设备简单等优点,因此在实际生产加工中得到了广泛的应用。 一直以来对滚磨光整加工机理都停留在理论的定性分析上,本文通过应用三维离散元软件EDEM对滚磨光整加工过程进行仿真,并应用相关测试装置进行测试分析,对加工过程中磨料的运动、磨料对工件的作用、工件运动的动力学变量进行定量化数值分析。本文主要研究内容如下: 1.通过改变离心式滚磨光整加工中滚筒轴线的方向,分析卧式、立式离心式滚磨光整加工中各种动力学变量的异同,及每种加工的优缺点。仿真结果表明:与卧式离心式滚磨光整加工相比,立式离心滚磨中磨料的运动更剧烈,运动不平稳,作用力不均匀。 2.通过设置不同填充率,分析填充率对离心式滚磨光整加工的影响。仿真结果表明:填充率为30%时磨料速度差异很大、翻滚剧烈,磨料对工件作用力较大;填充率为90%时磨料无法形成强制流动层,磨料整体运动缓和,与工件的相对运动很微弱;填充率为50%、65%时,磨料的强制流动层明显,加工流动层较长,而且滑移层磨料的运动速度较均匀,有利于加工。 3.通过设置不同传动比n/N,分析传动比对离心式滚磨光整加工的影响。对不同传动比下磨料的平均速度、法向接触力、切向接触力等动力学变量进行分析,得到加工中存在最佳传动比n/N,达到理想加工效果。 4.在振动式滚磨光整加工设备中应用动态式压力传感器,测量加工过程中偏心块夹角、工件埋入深度等因素对加工过程的影响,并分析了固定工件加工过程中受力最大的装夹角。测试数据表明:偏心块的夹角对磨料的运动及磨料与工件的相互作用有一定的影响;在一定加工深度内,磨料对工件的作用力随着埋入深度的增加而增大,但随着埋入深度的增加,磨料对工件的作用力增幅陡增;工件在加工过程中的运动具有明显周期性;固定工件加工装夹角α=20o时磨料会以工件为中心聚集,此时工件所受作用力最大。 本文通过应用三维离散元EDEM软件从微观运动方面对离心式滚磨光整加工过程中磨料的运动、磨料对工件的作用力等方面进行了定量化分析,并对振动式滚磨光整加工作用力进行测试及相关定量分析,完善了滚磨光整加工的相关理论,填补了其定量化分析的空白。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG306

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