基于磨粒流加工阀套内表面的数值模拟研究

采用磨粒流精密加工方法对阀套内表面光整处理,为分析入口压力及磨料浓度对磨粒流加工阀套内表面的影响,以阀套为研究对象,对固液两相磨粒流加工过程进行数值模拟分析。通过分析不同入口压力及磨料浓度下的阀套内表面受到的壁面剪切力和压力大小,发现随着入口压力的增大,阀套内表面受到的壁面剪切力逐渐增大。随着磨料浓度的增大,阀套内表面受到的壁面剪切力及压力逐渐减小,压力减小不明显。当磨料从大孔流经小孔时,壁面剪切力增大,磨粒对阀套内表面的切削作用增大,获得的表面完整性较好,为磨粒流精密加工技术的发展奠定了基础。

基于磨粒流加工异形管内表面的数值模拟研究

为分析磨料浓度及入口速度对磨粒流加工异形管内表面的影响,以异形管为研究对象,对固液两相磨粒流加工过程进行数值模拟分析。通过分析不同磨料浓度条件下的异形管内表面的壁面剪切力和压力大小,发现随着磨料浓度的减小,异形管内表面受到的壁面剪切力逐渐增加,入口处的壁面剪切力最大。异形管内表面的压力随着磨料浓度的减小也逐渐增大,越靠近入口处,压力越大。通过分析不同入口速度下异形管壁面剪切力与压力分布情况,发现随着入口速度的增大,异形管内表面所受到的壁面剪切力与压力逐渐增加,当磨料从大孔流经小孔时,磨粒对内表面的切削作用增大,获得的表面质量变好。

不同工况下磨粒流加工复杂曲面数值模拟研究

为讨论磨粒流在加工复杂曲面时不同工况对工件表面质量的影响,以伺服阀壳体为研究对象,对固液两相磨粒流加工过程进行数值分析。通过分析不同工况条件下的动态压强和壁面剪切力,发现磨料出口和入口数量越少,动态压强和壁面剪切力越大,越有利于磨粒流对复杂曲面的加工,加工后获得的工件表面均匀性越好。因此,在满足加工条件的情况下,为了获得较高的表面质量,应该尽可能地选择较少的磨料出口和磨料入口。

入口压力对磨粒流加工伺服阀壳体内表面的影响研究

为分析入口压力对磨粒流加工复杂工件内表面的影响,以伺服阀壳体为研究对象,对固液两相磨粒流加工过程进行数值分析。通过分析不同入口压力条件下的压力和湍流动能,发现随着磨料入口压力的增加,内表面受到的压力也随之提升,入口处的压力最大时,出口处的压力最小。伺服阀壳体内的湍流动能也随之增大,越靠近入口处,湍流动能越大。当磨料从大孔流经小孔时,湍流动能增大,磨粒对内表面的切削作用越大,获得的表面质量越好。

非直线管零件的磨粒流加工实验研究

为探讨磨粒流加工非直线管零件的加工机理及加工工艺,以共轨管为研究对象,利用自行研制的磨粒流抛光液对磨粒流加工非直线管关键工艺参数进行实验研究,定量化评价工件表面粗糙度与加工参数间的显性关系,探讨关键工艺参数对工件表面精度的影响,实验证实磨粒流加工确实可以明显改善非直线管零件的表面质量,从而提高非直线管零件的工作可靠性和使用寿命。实验结果可为磨粒流加工理论的优化研究提供参考,对确定磨粒流加工非直线管零件最优工艺方案具有一定的指导意义。

共轨管微小孔磨粒流加工装备的设计与数值模拟

通过对磨粒流加工技术的研究,提出了解决共轨管零件微小孔结构的精密加工方法。设计了一种磨粒流加工装备,可实现对共轨管零件微小孔的精加工,并对该装备的关键部件进行了有限元分析。利用流体力学软件Fluent对磨粒流微小孔加工的加工状态进行了数值模拟,通过比较分析,得到了理想的磨粒流加工方案。

基于改进的低雷诺数湍流模型的软性磨粒流加工仿真与实验

针对模具结构化表面软性磨粒流精密加工中壁面特性求解困难的问题,基于改进的低雷诺数湍流模型提出了一种对软性磨粒流壁面特性进行分析的方法.该模型仿真的湍流可以从充分发展的高雷诺数湍流到低雷诺数湍流,所以,对于壁面区域的求解精度更高.以机械加工中常见的U形沟槽为仿真对象,数值模拟了其内部流场,尤其是壁面区的流场特征参数.分析结果表明：当初始压力p0在2.5～4.5MPa之间时,流道的内部流动是不完全发展的湍流,详细分析了p0为4.5MPa时渐变截面流道的内部流动,压力与速度分布均是中心高、两侧低,而且越靠近U形底部,压力值和速度值越高;磨粒流速度一直增大,磨粒受到的驱动力增大,使得单位时间内颗粒与壁面的碰撞增加.通过碰撞观测实验发现磨粒对壁面的碰撞速度与仿真结果相符,加工实验进一步验证了仿真结果.

喷油嘴小孔磨粒流加工特性三维数值分析

磨粒流加工工艺已成为解决复杂型腔零件和微小孔结构零件的超精密加工方法,是一种高效、高质和经济的加工手段。本文利用数值分析软件FLUENT对磨粒流加工喷油嘴小孔结构进行了三维数值分析,获得了稳态压强、速度矢量、湍流动能、湍流强度及湍流粘度图像,为磨粒流加工工艺研究提供了理论依据和技术支持。

磨粒流加工的固液两相流模型及压力特性模拟

以FLUENT软件为计算平台,采用Spalart-Allmaras固液两相Mixture湍流模型对磨粒流加工过程中磨粒流的流动形态进行了数值模拟,结果表明:增大压力差可提高通道中流体的平均速度,增大边界层与壁面流速差可提高加工效率;通过改变进口压力得到非稳态流场,能够使近壁面处的磨粒数目增多,有利于加工效率的提高。同时,模拟结果还反映了黏度对磨粒流加工有重要影响。数值模拟结果为磨粒流加工过程中的参数选择提供了参考依据。

喷油嘴微小孔磨粒流加工特性的数值模拟

通过对磨粒流加工原理和运动规律的分析,探讨喷油嘴微小孔磨粒流加工特性。以流体力学软件FLUENT为平台,采用固液两相Mixture湍流模型对磨粒流加工过程中磨粒流的流动形态进行数值模拟,模拟结果为磨粒流加工参数的优化选择提供了理论依据。

钛合金表面磨粒流加工工艺研究

本文以钛合金薄壁试片为基体材料,研究了磨粒流工艺对该类材料零件的表面加工特征。结果表明:磨粒流加工工艺对钛合金表面具有较好的加工效果,在沿磨料流动的方向上,试片边缘的磨削去除量大于中部。随着加工循环次数的增加,每个循环的平均磨削量有所下降,这与磨料温度升高所引起的黏度减小以及磨粒的钝化现象有关。扫描电镜形貌显示,试片表面呈极为细致的沟槽所组成的磨削状态。

柴油机电控单体泵油道孔磨粒流加工数值模拟及挤磨压力优选

针对某柴油机电控单体泵泵体油道孔的孔径小、精度高导致的加工难题,在深入分析精密孔磨粒流加工机理的基础上,通过构建油道孔磨粒流挤磨加工的仿真模型,分析了磨粒流加工过程中油道孔内流体磨料的运动状态,并进一步对比分析了不同挤磨压力(5.1、5.7和6.9MPa)下油道内的压力、速度和湍动能的变化及其对加工效果的影响。结果表明:采用6.9MPa的挤磨压力时,流体磨料对交叉圆角及油道孔内壁面的加工效果最好,加工的效率和表面均匀性均达到最佳。该研究成果可为下一步泵体油道的磨粒流加工试验验证提供理论指导。

面向软性磨粒流加工的流速模糊控制

针对软性磨粒流加工过程中因粘度变化导致工件表面加工质量不均匀的问题,提出了一种通过实时的调节流速来提高表面加工均匀度的方法。针对软性磨粒流加工流速调控的复杂性以及高度非线性的特点,设计了一套面向软性磨粒流加工的模糊控制系统,利用模糊控制不需要知道控制对象的精确数学模型的特点,较好地实现了对软性磨粒流流速的控制,达到了传统的控制方式所无法实现的控制目的;根据软性磨粒流的加工特点和加工经验,设计了合理的隶属度函数和模糊控制规则,从而使模糊控制器的设计更为合理;利用Matlab软件中的模糊逻辑工具箱和Simulink模块对模糊控制器和模糊控制系统进行了仿真。仿真结果表明,模糊控制可以很好地实现对软性磨粒流加工流速的调速,并且能获得较为满意的控制精度。

钛合金曲面磨粒流加工扰流流道仿真与试验研究

针对具有复杂曲面的钛合金工件磨粒流抛光后表面粗糙度Ra不均匀问题,提出一种具有扰流结构的仿型约束加工流道。借助计算流体动力学(CFD)分析软件,结合SST k-ω湍流模型、离散相模型(DPM)和Oka冲蚀模型,仿真分析原始流道和5种不同扰流角度的扰流流道内磨粒流动力学特性。数值模拟结果表明:扰流流场中的磨粒流相较于原始流场在工件表面具有更大的湍流动能、动压力和冲蚀速率,其中扰流角度为30°时冲蚀均匀性较好。基于仿真条件搭建了磨粒流加工试验平台,使用原始流道和30°扰流流道分别进行了加工试验。试验结果表明:使用原始流道加工5 h后,工件表面曲率不同区域的表面粗糙度Ra值分散,加工效果均匀性较差;使用扰流流道加工5 h后,工件表面各区域表面粗糙度Ra的均匀性明显优于无扰流流场的加工均匀性。

软性磨粒流加工中约束模块的设计方法研究

针对软性磨粒流加工方法的特点提出了约束模块的设计目标、设计方法。以最简单的约束模块结构为研究对象,利用Realizableκ-ε湍流模型和Mixture两相流模型对流道内流场进行仿真,并通过试验进行对比。突起结构约束模块可以有效增强突起结构对应区域流速和动压力,试验工件表面在突起结构对应区域光洁度得到明显提高。

共轨管磨粒流加工介质黏温特性数值模拟分析

基于固-液两相流体耦合理论,利用相关磨料介质黏温特性数学模型,采用固-液两相Mixture模型和标准k-ε湍流模型相结合的求解方法,以共轨管小孔为研究对象,选择不同的初始温度和加工工艺规程,对流道壁面温度及湍动能进行数值分析。通过数值模拟分析,得到共轨管孔壁温度、湍动能对磨粒流加工过程的影响,为磨粒流光整加工提供了理论依据。

钛合金磨粒流加工表面细胞黏附研究

采用磨粒流冲蚀方法加工钛合金薄片表面,所用磨粒粒径为8~18μm,得到具有不同表面粗糙度Ra值的钛合金薄片表面,在此基础上进行小鼠成骨细胞(MC3T3-E1)体外黏附实验,探究不同粗糙度Ra值对薄片表面细胞黏附性能的影响。实验结果表明,磨粒流加工处理后,钛合金薄片表面均匀性好,得到的表面粗糙度Ra范围为0.05~0.15μm,且发现钛合金对成骨细胞的黏附存在抑制作用,实验范围内Ra为0.08~0.10μm的薄片黏附率最高,其黏附效果最好。上述研究结果为磨粒流加工技术及钛合金表面生物相容性的后续研究奠定了基础。

基于均匀设计法的磨粒流加工试验

根据磨粒流加工原理,以坦克发动机喷油嘴为研究对象,利用均匀试验设计方法,通过均匀分散而选出较优的磨粒流加工试验参数(磨粒粒径、磨料浓度、加工时间及研磨液的酸碱性),再通过优化变量得到目标函数,进而获得最优磨粒流加工工艺参数。试验结果表明:采用均匀设计方案较正交设计方案可节省70%的时间;经过均匀试验后,喷油嘴工件内孔表面粗糙度减小,达到了磨粒流加工试验的目的,而回归优化后的工艺参数可以进一步减小喷嘴小孔的内表面粗糙度,所得到表面粗糙度与材料物性及加工时间的数学模型可为磨粒流的生产实际提供技术支持。

磨粒流加工过程材料切除及表面粗糙度分析

磨粒流挤磨加工是一种以不改变零件材料物理特性为前提,以获得极限的表面粗糙度和表面完整性为目标的新型、高效、精密加工方法,对于该方法加工效率及加工质量的评价尚无很好的理论依据。针对孔的磨粒流挤磨加工进行研究,建立了加工过程材料的切除模型和表面粗糙度分析模型,并与文献中的试验数据进行对比,发现二者在趋势上很相符。论文为磨粒流挤磨加工的评价方法提供了一定的理论依据。

液压管路中连接头的磨粒流加工实验研究

针对液压管路中连接头零件管道内壁光整加工的问题,以液压管路接头零件为研究对象,对采用磨粒流光整加工液压管路连接头内壁的加工机理、加工工艺进行了研究。根据零件材料硬度选择了试验磨粒,通过对比加工磨料对管壁表面质量和材料去除量的影响,得到了适用的液压管路连接头加工磨粒和工艺参数;分别选用碳化硅和金刚石作为加工磨粒,通过实验分析了磨粒流加工中磨粒对零件内壁表面的形貌、表面粗糙度、材料去除量的影响。研究结果表明:磨粒流加工可以有效降低管道内表面粗糙度,粗糙度值由原始的400 nm~500 nm下降到200 nm以下;相比金刚石磨粒,采用碳化硅磨粒加工后形成的零件内壁表面粗糙度更低,且粗糙度值分布均匀性更好,材料去除效率更高。