水平振动式滚磨光整加工残余应力离散元有限元耦合仿真与实验研究

为探究水平振动式滚磨光整加工对零件表面残余应力的影响,提出一种适用于动态零件的离散元有限元(DEM-FEM)耦合仿真方法。分析了振动周期内颗粒运动状态以及颗粒间平均接触力的变化,构建了颗粒与零件间的随机接触模型,开展了不同振动参数下的残余应力仿真,并进行了实验验证。研究结果表明:随着振动强度的增大,容器内颗粒运动更加剧烈,颗粒与零件间有效法向接触力发生概率及均值增大,导致零件表面残余压应力呈增大趋势。残余应力仿真值与实验值对振动参数的响应趋势一致,误差在3.6%~11.3%之间。

振动式滚磨光整加工过程中的受力测试与分析

目的测试不同加工参数对振动式滚磨光整加工过程中作用力的影响,对实际加工过程中加工参数的选择提供一定的数值指导。方法通过改变偏心块夹角、固定工件埋入深度及固定工件装夹角度,应用动态式压力传感器测试每种加工参数对加工作用力的影响。结果偏心块夹角不同时,磨料的运动形态及运动轨迹差异明显,且偏心块夹角大小对工件的作用力影响显著,偏心块夹角为90°时磨料螺旋运动显著,加工效果好。固定工件埋入深度越深,其所受作用力越大;超过一定范围时,作用力陡增。通过改变固定工件装夹角度,观察磨料流态并测试工件不同装夹角下所受作用力,分析得到在装夹角为20°时磨料会以工件为中心聚集,工件所受作用力最大。结论偏心块夹角不同,磨料的运动流态及对工件的作用力不同,偏心块夹角为90°时光整加工效果最好。埋入深度对工件作用力影响显著,加工过程中应根据工件的加工要求确定合适的埋入深度。固定工件装夹角度不同,磨料流态变化明显,固定工件装夹角为20°时工件所受作用力最大,需根据实际加工要求确定装夹的具体角度。

卧式振动式滚磨光整加工非自由状态工件的试验研究

通过在卧式振动式滚磨光整加工X-Z平面上不同位置处进行工件加工试验和工件受力测试,从作用力的角度探究振动式滚磨光整加工机理,以指导实际加工和生产。改变工件加工位置发现,工件埋入滚抛磨块深度相同时,水平方向上各位置处工件的表面粗糙度归一化值R_a~*下降速率和平均作用力均较为接近;而表面粗糙度下降速率和平均作用力受埋入深度的影响非常显著。工件位于滚抛磨块流表层时,R_a~*下降速率最高且工件所受平均作用力最大;工件位于滚抛磨块流中央位置时,R_a~*下降速率且所受平均力均达到最低值。经曲线拟合发现,R_a~*与所受平均力成二次函数关系。同时对比工件加工前后微观形貌发现,工件位于滚抛磨块流表层时,滚磨加工前的刀痕完全去除,表面均匀性一致;工件位于底层时,刀痕基本去除,但表面均匀性较差;工件位于中间位置时,刀痕得到轻微细化,仍清晰可见。