磨料流体抛光流场分析与实验研究

基于流体动压理论和κ-ε湍流模型,利用Fluent仿真研究工艺参数对光学玻璃磨料流体抛光效果的影响趋势.结果表明:流场压力与流体入射速度成正比,与最小加工间隙成反比;流场压力沿限控轮旋转方向逐渐增大,在最小加工间隙之前处达到最大值;流体入射角度为45°时,流场压力达到最大值.依据κ-ε湍流理论和Navier-Stokes方程建立的压力理论模型与仿真计算结果吻合.对K9玻璃进行磨料流体抛光实验研究,结果表明增大流体入射速度能有效地提高玻璃表面质量.

约束磨料流体抛光材料去除模型研究

为了研究约束磨料流体抛光的材料去除模型,使用Matlab软件对加工区流场进行压力和速度仿真。压力场仿真结果表明,最大压力峰值出现在限控轮与工件的最小间隙区域,并且该区域的压力梯度变化很大;速度场仿真表明,流体速度在x轴方向上占主导地位,在y轴方向上出现了侧泄,在z轴方向上速度很小。建立了冲击侵蚀去除模型,结合Finnie塑性剪切磨损去除模型建立了约束磨料流体抛光材料去除模型,模型表明,冲击角度为45°时材料去除量最高。对K9玻璃进行的约束磨料流体抛光实验表明,建立的材料去除模型与实验结果基本吻合。

约束磨料流体抛光特性的仿真及实验研究

为了研究约束磨料流体抛光的流场特性,基于Navier-Stokes方程和流体流动的连续性方程,建立限控轮与工件加工区流体动压力的三维数学模型,利用Matlab软件对流体动压力进行仿真计算。结果表明:约束磨料流体抛光时流体动压力与最小间隙成反比,与限控轮的速度成正比,最大压力峰值发生在限控轮与工件最小间隙区域,同时在该区域压力梯度变化明显。对K9玻璃进行约束磨料流体抛光实验研究,实验结果表明:减小限控轮与工件的最小间隙,提高限控轮的速度,均能够有效地提高玻璃的表面质量。结合仿真和实验结果,表明在一定的条件下,随着楔形加工区动压力的增加,磨粒在接触区所获得的能量越高,玻璃的表面质量相应得到提升。

微小盲孔动压磨料流体研抛加工区域仿真研究

介绍了微小盲孔内表面磨料两相流体研抛加工原理,基于流体动压润滑原理、Realizable k-ε双方程模型湍流模型和mixture多相流模型,建立了微小盲孔内表面动压磨料流体研抛加工中研抛磨头与微小盲孔内表面加工区域流体动压力的三维模型。应用ANSYS-Fluent流体动力学软件对流体动力学压力进行求解,结果表明:流体动压力随研抛磨头转速的增大而增大,随研抛磨头直径的增大而增大,随研抛磨头与微小盲孔内表面之间间隙的增大而减小。压力峰值发生在最小间隙区域,当间隙逐渐变大时,峰值区域逐渐前移并且变宽;在研抛磨头浸入微小盲孔方向,除边缘处有测泄外,流体动压力相同。

流体磨料光整加工理论与技术的发展

20世纪60年代发明的挤压磨料流技术在机械零件去毛刺、抛光等光整加工领域产生了重要的影响,特别是自20世纪80年代引入我国之后,国内的科研人员进行了大量的理论研究与应用实践,不断涌现出新的以流体磨料为工具的光整加工技术。从流体磨料的材料去除机理、加工参数对性能优化的影响及应用中存在的均匀性问题及辅助控制技术三个方面综述流体磨料加工过程中的流动特性、去除机理及加工仿真等理论成果,总结近50年来传统黏弹性挤压磨料流技术及近年来针对于松散低黏度流体磨料的光整加工新技术,分析流体磨料加工的研究手段与方法,为今后进行深入的流体磨料光整加工研究,探索在诸如航空叶轮和叶盘等高性能复杂曲面零件高质量抛光中的应用提供了借鉴的方向。

高粘弹性流体磨料光整加工的材料去除率模型

基于磨料流加工介质的高粘弹性,在分析磨粒所受法向力和参与切削的磨粒数的基础上,建立了高粘弹性流体磨料光整加工的材料去除率模型。定义了材料去除率模型的切削深度系数,提出了一种用圆管工件测定切削深度系数的方法;并用圆管试件测定了Ⅰ号流体磨料加工45#钢、T8钢和Q235-A材料时的切削深度系数。结果表明:材料去除率与流体磨料对工件的壁面压力、壁滑速度和切削深度系数成正比关系;决定切削深度系数的因素主要有磨粒的粒度、磨粒与载体的混合比和流体磨料的弹性及工件的硬度和表面粗糙度;在流体磨料粘性较高、加工流量较大条件下,可用流体磨料的过流长度和压力来测定切削深度系数。

磨料流加工中流体磨料粘度的模糊分级

流体磨料的粘度是磨料流加工工艺的重要参数.为了定量描述流体磨料的粘度,分析了流体磨料粘度常规描述的模糊性,提出用模糊数学理论对流体磨料的粘度进行模糊分级,建立了各种粘度的隶属函数,通过自由流延实验确定了函数中的有关参数,根据这些函数可以方便地求得未知流体磨料粘度的隶属度,为实际加工时选择粘度、确定磨料流加工的其它工艺参数以及预测加工结果提供了依据.

磨料流加工中流体磨料黏度的定量描述

为了便于实际加工中选择或调整黏度,合理确定其他加工参数,以及预测加工结果,针对仅有对流体磨料黏度定性说明的现状,提出用模糊数学理论定量描述流体磨料黏度的方法。建立了黏度的隶属函数,通过沉球实验确定了隶属函数中的有关参数,根据这些函数可以求得未知流体磨料黏度的隶属度。为实际加工应用提供了一种实用而便捷的方法。

大尺度光学玻璃离散粒子抛光技术研究

分析大尺度光学玻璃加工工艺,说明离散粒子抛光是大尺度光学玻璃精密加工的关键工序。介绍各种离散粒子抛光方法内涵、发展过程与趋势,从加工精度、质量、效率角度进行重点评述。介绍目前正在进行研究的可控式磨料流体抛光原理、实现形式及现状。研究表明可控式磨料流体抛光是一种值得关注的离散粒子抛光方法。

大尺度光学玻璃抛光技术研究

大尺度光学玻璃应用广泛,要求特殊。分析大尺度光玻璃加工工艺,说明离散粒子抛光是大尺度光学玻璃精密加工的关键工序。介绍各种离散粒子抛光方法内涵、发展过程与趋势,从加工精度、质量、效率角度进行重点评述。阐述目前正在研究的可控式磨料流体抛光原理、实现形式及现状,表明可控式磨料流体抛光是一种值得关注的离散粒子抛光方法。