倒錐形微細噴孔磨料流加工成形研究.pdf

1、磨料流加工技術(shù)是一種相對較新的表面光整加工方法，通過壓力的作用，流體磨料對工件表面進行微量切削。該技術(shù)最初開發(fā)用于航空航天事業(yè)，后被用作發(fā)動機行業(yè)，包括噴油器噴孔精加工。適當?shù)哪チ狭骷庸み^程可以改善噴孔表面質(zhì)量和提高排放系數(shù)，然而，過量的過程會對噴孔產(chǎn)生副作用，導致噴孔的擴大，對發(fā)動機排放產(chǎn)生不利影響?；诖?，大量的研究工作通過實驗觀察或分析得到定性結(jié)論，取得了一定的成果。但是由于磨料流加工參數(shù)的變化，導致噴嘴幾何形狀變化的過程是不完全

2、清楚的。
　　本文在對國內(nèi)外微細噴孔加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀進行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，對磨料流加工微孔設(shè)備配置和結(jié)果測試、切削過程的數(shù)值模擬和加工工藝方面進行了深入的理論和實驗研究，主要研究內(nèi)容和方法以及結(jié)論如下:
　　(1)基于磨料流加工技術(shù)的原理、技術(shù)組成、特點和影響因素，選取典型圓管工件中流體磨料的流動形態(tài)進行討論，得出流體磨料在柱坐標下z向、r向、θ向的運動方程，并對單顆磨粒進行受力分析，建立了顆粒在工件壁面的碰撞模型，得出磨

3、粒的有效運動模式是先壓入微孔內(nèi)表面然后犁削進行微量切削的結(jié)論，為后續(xù)微孔磨料流加工設(shè)備的配置和加工過程流體形態(tài)的仿真奠定了理論基礎(chǔ)。
　　(2)通過對現(xiàn)有磨料流加工技術(shù)和微孔倒錐成形技術(shù)的理論分析和實驗研究，選取了鉆削打孔和后續(xù)磨料流光整加工的方式，來實現(xiàn)微孔的倒圓角、去毛刺和倒錐成形的目的，其中鉆削工具選擇數(shù)控機床和日本鎢鋼鉆頭，磨料流機床選擇為單向流動機床，并對加工工件進行結(jié)構(gòu)的有限元分析，得出工件變形在彈性變形范圍的結(jié)論。最

4、后通過掃描電子顯微鏡對微孔進出口直徑進行測量，數(shù)字顯微鏡對剖開微孔進行錐度和表面輪廓測量，為微孔的尺寸和形狀測量提供了實驗支持。
　　(3)深入得研究了噴油嘴微細噴孔加工的相關(guān)理論及FLUENT流體動力學軟件理論，然后選用液固兩相流模型及可實現(xiàn)型湍流模型，進行了數(shù)值模擬仿真，得到了微孔加工過程中流體磨料的流線圖。為了更直觀得和定量得描述流體內(nèi)部變量，以微孔為研究對象，得到顆粒相在微孔中流動時沿流動方向上壁面的壓力以及速度分布圖和曲

5、線，為后續(xù)微量切削的計算提供了理論支持。
　　(4)描述了磨料流加工微孔的去除量和磨粒特性的關(guān)系方程，即表面光整加工中的切削經(jīng)驗公式PRESTON方程，并推導出了切削深度系數(shù)的算法。通過對比微孔計算錐度和測試錐度，誤差在合理范圍之內(nèi)，驗證了計算方法的合理性。對影響磨料流加工的不同因素做了多組實驗，分析了不同入口流量和不同磨料粘度下顆粒相的壓力和速度變化，并對各組微孔錐度進行了計算。經(jīng)過多組實驗對比，分析了磨料流加工工藝參數(shù)的變化對