半固著磨具“陷阱”效應(yīng)及其影響因素的離散元模擬.pdf

1、功能陶瓷材料已經(jīng)成為高精密機(jī)械、航空航天、軍事、光電信息發(fā)展的基礎(chǔ)之一。隨著產(chǎn)品性能的不斷提高，現(xiàn)代光電信息領(lǐng)域、精密機(jī)械領(lǐng)域?qū)δ芴沾刹牧系募庸ぞ群捅砻尜|(zhì)量要求愈來愈高。功能陶瓷材料的超精密加工技術(shù)中，減小表面損傷和提高加工效率是一對矛盾。能有效地避免硬質(zhì)大顆粒造成的表面損傷，提高整體的加工效率，本研究中心提出一種半固著磨粒加工的新方法。其方法的核心是磨具表層對硬質(zhì)大顆粒具有“陷阱”效應(yīng)，從而可以防止大顆粒造成的表面損傷。

2、本文鑒于半固著磨具具備非連續(xù)介質(zhì)的特點(diǎn)，采用離散元理論對半固著磨具的“陷阱”效應(yīng)及影響因素進(jìn)行了分析和模擬。首先建立半固著磨具離散元模型。該模型的參數(shù)不能直接與實(shí)際物理參數(shù)一一對應(yīng)，必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的仿真和大量的參數(shù)調(diào)試，直到模擬曲線和實(shí)驗(yàn)曲線吻合為止。為此，本文通過三個(gè)實(shí)驗(yàn)——半固著磨具壓縮比實(shí)驗(yàn)，直剪實(shí)驗(yàn)，壓頭實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證模型的參數(shù)是否合理，并最終確定了仿真的物理模型。在此基礎(chǔ)上，建立了半固著磨具的“陷阱”效應(yīng)模型。并根據(jù)“陷阱”效應(yīng)的設(shè)

3、想，提出了衡量“陷阱”效應(yīng)優(yōu)劣的兩個(gè)表征參數(shù)：硬質(zhì)大顆粒陷入后對工件的作用力和大顆粒陷入時(shí)間。研究了磨具制造參數(shù)（孔隙率、磨粒硬度、磨粒大小、磨粒間磨擦系數(shù)、結(jié)合劑濃度）、加工工藝參數(shù)（加工載荷、磨具與工件相對速度和摩擦系數(shù)）、硬質(zhì)大顆粒尺寸和形狀參數(shù)對“陷阱”效應(yīng)的影響規(guī)律。 數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：二維孔隙率在0．2～0．25之間，結(jié)合劑濃度在1．5％～5．5％之間，設(shè)計(jì)加工載荷小于100Kpa，隨孔隙率和加工載荷的增大，結(jié)