基于响应曲面法的超硬磨粒姿态对于微切削过程影响的研究

通过模拟砂轮每个制造步骤建立了数字化单层CBN砂轮的模型,该模型能够分析砂轮表面密集堆积的情况(如磨粒密度、出刃高度、磨粒姿态等),以及在磨削过程中单磨粒去除材料的状态。通过有限元仿真(FEM)和响应曲面法(Response Surface Methodology)对磨粒姿态对微切削过程的影响进行分析。结果表明:单颗CBN磨粒的微切削力取决于磨粒的磨损状态和空间姿态,并通过基于响应曲面法的定量化分析,得到了实现最小切削力的单颗磨粒空间最优姿态,其角度在40°和60°之间。

基于数字化模型的砂轮表面地貌特性研究

单层电镀CBN砂轮通过电镀工艺将磨料固结在砂轮表面。通过严格的磨料粒径一致度控制,实现更高的砂轮品质是高端砂轮制造的关键技术。因此,建立磨料粒度及其分布与砂轮表面地貌特性之间的关系对砂轮设计及磨削质量控制将起到重要作用。针对单层电镀CBN砂轮提出了基于制造过程的数字化砂轮模型,可实现对砂轮生产制造过程中的每个步骤的仿真。通过对3种规格砂轮的建模与地貌测量,验证了模型的准确性和有效性。同时,通过该模型研究了磨粒直径标准差与砂轮微观地貌特征的关联机制,为砂轮数字化设计与质量控制提供了定量化依据。

基于响应曲面法的强化感应加热数值仿真

感应加热技术广泛应用于钢件的表面硬化处理等工艺。近年来,由磁介质材料制作而成的聚能器(MPB-MFC)的应用使得感应加热工艺具有了更高的能力和效率。然而这种新型感应加热工艺的机理研究以及精确控制性还有待提高,因此,对这种工艺过程的设计和优化进行数学建模以及有限元仿真研究非常有必要。该文研究了基于这种聚能器的强化感应加热过程中的能量传递机理,并对比分析了45号钢的强化感应加热实验以及有限元建模仿真研究。有限元模型综合考虑了电磁热的耦合问题以及材料的非线性磁-热特性因素。该有限元模型具有较高的准确性,仿真结果与实验结果达到了较好的吻合度。最后还通过响应曲面法(RSM)分析了影响温度精确性的工艺参数。