SiC顆粒增強鋁基復合材料銑磨加工及其關鍵技術研究.pdf

1、國內圖書分類號：TG506.9國際圖書分類號：621學校代碼：10213密級：公開工學博士學位論文SiC顆粒增強鋁基復合材料銑磨加工及其關鍵技術研究博士研究生:都金光導師:李建廣教授申請學位:工學博士學科:機械制造及其自動化所在單位:機電工程學院答辯曰期：2014年9月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學摘要摘要SiC顆粒增強鋁基復合材料（簡稱SiCpAl)由于具有一系列優(yōu)良性能，已用于航空航天、先進武器系統(tǒng)以及汽車等領域。隨著航空航天技術的發(fā)

2、展，對高體積分數(shù)SiCpAl的需求越來越多，很多零部件剛度低，并帶有薄壁或深腔等復雜幾何特征。用硬質合金刀具加工時，不僅刀具磨損比較嚴重，且易在工件邊棱處留下崩邊及刀具振痕，加工表面質量難以保證。本文中使用的銑磨加工方法具有銑削適用于復雜結構和磨削適用于硬脆材料加工的優(yōu)點，特別在由高體積分數(shù)SiCpAl制作的小批量且形狀復雜、精度要求高以及薄壁件的加工中比普通切削具有明顯的優(yōu)越性，故對高體積分數(shù)SiCpAl的銑磨加工及其相關技術的研宄具

3、有重要的理論意義和廣闊的應用前景。在綜述SiCpAl加工現(xiàn)狀的基礎上，根據(jù)銑磨加工技術原理和特點以及SiCpAl的特性，設計了一種適用于高體積分數(shù)SiCpAl加工的螺旋槽電鍍金剛石銑磨工具，通過正交實驗研宄了該銑磨工具幾何參數(shù)和工藝參數(shù)對銑磨力的影響規(guī)律。通過兩個典型零件加工實例進一步驗證了本文中所使用的銑磨工藝方法以及設計的銑磨工具在加工高體積分數(shù)SiCpAl時的可行性，實驗證明該銑磨工具可改善銑磨時的冷卻和排肩效果，提高高體積分數(shù)S

4、iCpAl的加工效率。基于單顆磨粒與SiCpAl中的增強相SiC顆粒相互作用模型，通過實驗研宄了銑磨SiCpAl的磨肩形成過程，并獲取了幾種不同形態(tài)的磨肩：彎曲狀磨肩、團狀磨肩、片狀磨肩、條形磨肩和塊狀磨肩，并分析了相關的形成過程。借助單顆金剛石劃痕實驗與脆性斷裂力學理論進一步解釋了SiC顆粒的去除機制。在對材料去除機制研宄的基礎上，考慮銑磨加工時SiC顆粒會產生斷裂破碎力，建立了SiCpAl的銑磨力模型，并通過銑磨加工實驗驗證了該模型

5、的正確性?；谠摾碚撃Ｐ陀嬎愕玫搅饲屑缱冃畏至?、摩擦分力和顆粒斷裂破碎分力隨切削速度、進給速度和銑磨寬度工藝參數(shù)變化時各分力的所占比重。分析了SiCpAl已加工表面的形成機理與表面形貌特點，進一步研宄了銑磨工具磨粒大小及加工參數(shù)等對表面形貌的影響特性，給出了SiCpAl銑磨加工表面粗糙度理論模型及該模型的使用條件，并通過實驗確認了模型的有效性。從銑磨工具、材料去除方式以及工藝參數(shù)等方面分析了高加工質量表面的條件，獲得了使用陶瓷結合劑金剛