论文部分内容阅读
针对复杂曲面材料难以加工的问题,本文采用强约束磨粒射流抛光的工艺,探寻更优的工艺参数。采用理论、仿真、实验三者相结合的研究方式,探究了强约束磨粒射流加工方式的加工机理及工艺。本文的主要工作及内容如下:(1)综合国内外研究现状的基础上,分析强约束磨粒射流加工工艺的射流喷射原理,分析了射流入射方向同工件表面位置的关系。在强约束磨粒射流抛光工艺下,射流以较大入射角冲击工件表面,磨粒对工件表面的作用力中,切向力增加,有利于提高加工效率及精度。(2)根据强约束磨粒射流加工理论,搭建了实验平台。在保证喷嘴紧贴工件表面的基础上,由机械臂带动喷嘴沿工件径向移动,加上工件自转,磨粒流在工件表面形成交叉式的“耕犁”作用,达到平整工件表面的目的。(3)基于流体力学及射流力学,分析了强约束磨粒射流加工条件下,颗粒受力情况,以及射流的运动状态。并且分析了固液两相流模型,采用经典的欧拉模型为数值仿真模型。并采用标准方程作为流体仿真的控制方程。通过雷诺数的计算方式,确定喷嘴流道内部流体及射流的运动状态均为湍流。(4)以实际加工条件为仿真参数,仿真分析了喷嘴流道内部及射流的压力云图及速度云图。分析表明,强约束磨粒射流加工工艺,能将射流的速度,由初始的1.82m/s,提高到6m/s左右,并且射流初射速度方向与工件表面相切,这些仿真结果均与理论研究相符合。(5)通过实验的方式,验证了仿真分析结果的正确性,并分析实验数据,得出本实验条件下的以下结论,第一,在1500目氧化铝磨粒、15%磨粒质量分数条件下,加工效果最好;第二,射流出口处,相比于工件表面其他位置,加工效果更好。(6)构建了材料去除函数。在实验数据分析的基础上,构建了此工艺相应参数条件下的材料去除函数,为实现强约束磨粒射流的确定性抛光提供理论支持。总之,强约束磨粒射流加工工艺,在一定程度上解决了传统水射流加工过程中的水射流发散及法相冲击力损伤问题,并通过仿真与实验相结合的方式,验证了水射流加工可行性,并建立了一定条件下的材料去除函数,为后续的研究提供了理论与技术支持。