固液两相磨料流的微小孔精密研抛行为

首先,采用计算流体动力学方法对固液两相磨料流精密研抛微小孔进行数值模拟,探讨了入口速度、磨料浓度、磨粒粒径对磨料流精密研抛行为的影响,分析发现入口速度是影响磨料流抛光效果的最主要因素。然后,为了更好地研究磨料流对微小孔的精密研抛行为,进行了正交试验验证。试验结果表明:经磨料流精密研抛后的小孔壁面粗糙度Ra由磨料流研抛前的1.044μm降低至研抛后的0.272μm,小孔壁面变得光滑均匀,获得了理想的小孔表面精度。通过正交试验极差分析和方差分析可知:影响磨料流精密研抛微小孔工件表面粗糙度的因素从高到低依次为:入口速度、磨料浓度和磨粒粒径。磨料流精密研抛技术可有效提高微小孔工件的内表面精度,通过磨料流与壁面的摩擦磨损作用可获得高质量的内表面。     

多物理耦合场磨粒流加工温度对点胶头研抛质量的影响数值分析

为研究加工温度对磨粒流研抛质量的影响,对多物理耦合场的磨粒流加工过程进行数值分析,选取高精密点胶头作为磨粒流磨削对象,通过设定不同的磨粒流加工温度对磨粒流精密加工过程进行数值分析,可获得不同加工温度条件下多物理耦合场下的流体湍流强度能与颗粒动能、湍流粘度云图与速度仿真云图。通过对数值仿真云图的分析可知:在温度为300K~310K条件下,磨粒流的光整加工质量达到最好。研究成果可为促进磨粒流精密加工技术的不断改善提供理论依据,也可为磨粒流精密研抛高精密点胶头提供理论基础和技术支持。     

基于多物理耦合场的固液两相磨粒流伺服阀阀芯喷嘴抛光研究

伺服阀阀芯喷嘴是伺服控制系统中的重要零部件,尤其是喷嘴小孔的表面质量会直接影响到整个伺服控制系统的进程,因此阀芯喷嘴要求很高的尺寸精度、形位精度以及表面粗糙度。为探讨磨粒流抛光伺服阀阀芯喷嘴的抛光效果,对磨粒流抛光阀芯喷嘴的加工过程进行数值模拟研究,分析了不同入口速度条件下阀芯喷嘴内磨粒流的动态压力、速度以及湍流动能的分布状况,研究分析了磨粒流抛光阀芯喷嘴的有效性,并对阀芯喷嘴的磨粒流抛光效果进行了预测。     

固液两相磨粒流研抛变口径管的数值模拟研究

为了探讨磨粒流对变口径类零件的抛光效果的影响,以变口径管零件为研究对象,选用固液两相磨粒流,对磨粒流抛光变口径管零件的加工过程进行数值模拟研究,分析了不同磨料浓度和不同入口压力条件下,变口径管零件内磨粒流的静态压力、动态压力、速度、湍流强度、湍流动能、湍流粘度的分布情况。通过对比分析,研究分析了磨粒流抛光变口径管零件的有效性,可为促进磨粒流超精密加工技术的不断改善提供理论依据,使工件疲劳强度得到改善,增强工件的可靠性,延长工件的使用寿命。     

介观尺度下磨料浓度对磨粒流加工质量的影响

选择介观尺度下的粒子作为研究对象,通过设定介观尺度下的磨粒和工件磨削参数,进行了不同磨料浓度对磨粒流加工质量影响的仿真分析和试验研究。从数值模拟和试验研究结果可知:随着磨料浓度的增大,动压力和湍流动能升高,磨削效果增强;试验后的工件经过变焦非接触三维形貌测量和扫描电镜测试也得到了相同的结论,即随着磨料浓度的增大,经过固液两相磨粒流加工后的工件表面粗糙度逐渐降低,小孔质量和工件的使用性能得到提升,工件表面质量提高。     

软性磨粒流加工方法及近壁区域特性

为了解决模具细微结构化表面难以光整加工的问题,提出固 液两相软性磨粒流（SAF）无工具精密加工方法.通过为结构化表面配以约束模块,以构建磨粒流湍流流道,利用软性磨粒流与被加工表面的“无缝”接触特性及壁面效应,实现模具表面的无工具无死角光整加工.以Nikuradse实验方法为理论依据,分析软性磨粒流中固体相在近壁区的运动学和力学特性,得到适用于软性磨粒流加工的摩擦系数公式.采用标准k-ε模型和欧拉多相流模型对软性磨粒流进行数学描述;利用压力耦合方程的半隐相容(SIMPLEC)算法,对不同入口速度时流道内的固体相压力分布进行数值分析研究.数值模拟结果表明,软性磨粒流固体相的压力衰减程度与入口速度成反比,并且固体相在流道内的运动轨迹呈无序状态.利用动态分析三维显示系统对流道内的颗粒运动轨迹进行实验研究.结果显示,固体颗粒运动轨迹呈无序漩涡状,符合湍流形态的运动规律.搭建软性磨粒流加工平台并进行加工实验.实验结果表明,采用软性磨粒流的加工方法能够使工件表面粗糙度达到61.8 nm.     

软金属球精密/超精密镜面抛光工艺

为了探究软金属球精密超精密加工的新途径,采用精密/超精密镜面抛光技术,对其进行镜面抛光实验.实验结果表明:研抛压力、抛光液的p H值、磨粒大小和研抛垫的厚度是影响表面加工质量的主要因素.当研抛压力在0.6~0.8 N/cm2、抛光液p H值为10、磨料粒度为W0.5、研抛垫厚度为2 mm时,抛光效果最佳,可以有效地提高加工效率,改善表面加工质量,得到表面粗糙度Ra为0.039μm的已加工表面.     

基于水平集方法的软性磨粒两相流场特性分析

为了解决模具结构化表面精密加工(SAFM)过程中软性磨粒两相流场特性参数难以求解的问题,提出一种基于水平集法 (LSM)的磨粒流场特性分析方法. 基于LSM结构拓扑变换原理,结合流体体积模型(VOF)计算方法,建立面向软性磨粒两相流湍流流型分析的动力学模型. 通过高阶TVD Runge-Kutta、迎风格式以及高阶本质无振荡(ENO)方法分别对水平集时间项和空间项进行离散,且利用N-S方程和压力耦合方程的半隐相容(SIMPLEC)算法,实现软性磨粒两相流场的压力、速度等特性参数的求解. 以工程中常见的90°方形弯管为具体仿真实验对象,研究软性磨粒两相流流经管道过程中的速度场与压力场变化. 实验结果表明,数值计算结论与直管处速度场试验结果是一致的,验证了该方法的有效性,为软性磨粒流精密加工方面的研究提供了可靠的理论依据.     

固液两相磨粒流研抛螺旋齿轮的数值模拟研究

为了探讨固液两相磨粒流研抛螺旋齿轮质量的影响,以螺旋齿轮为对象,进行数值模拟分析。通过分析可知:从轴向来看,在同一入口速度条件下,随流体不断流入,受曲面形状的影响,流道截面积不断变化,近壁面流体跟随曲面形状时刻做上下起伏、旋转运动,运动方向和流动状态不断变化,流体能量逐渐损失,抛光效果也随之减弱;从径向来看,流道越窄或流道曲面弯曲形状变化越均匀,流道截面积越均匀,磨粒流研抛工件表面质量均匀性越好。为促进固液磨粒流超精密加工技术的不断发展提供了技术支持。     

离心浮选机结构对流场影响的数值模拟

为探讨浮选机结构对流场的影响,对整体浮选机流场的分布特性进行了数值模拟.以自吸式离心浮选机为模型,使用计算流体动力学软件STAR CCM+,运用Realizable k-湍流模型和VOF多相流模型,采用SIMPLE算法对速度和压力进行耦合求解,得到了速度、压力、湍动能以及气液相含率的分布规律.模拟结果表明,吸气量、喷嘴出口动能和湍动能值随喷嘴直径增大而减小,当喷嘴直径为19 mm时效果较好.外筒体流场存在较大的速度梯度,速度值从7~8 m/s降至1 m/s以下.矿化气体在外筒体的弥散程度较低,入料初始阶段气含率均一度仅为20%~30%.     

磨料水射流喷头的研究

在磨料水射流加工中，喷头性能对加工影响很大．本文对射流喷头进行了结构参数设计和性能实验，得出了动力泵压力P与磨料水射流出口处均匀速度V4和磨料喷嘴直径d4的经验公式．与作者推导的理论公式相比，经验公式更符合实际，可以作为设计喷嘴和调整加工状态的依据．试验还证明了现有计算水喷嘴直径的公式是切实可行的，以及喉管距Lc和混合腔直径d3在一定范围内变化时，其加工状态稳定．     

磁力研磨加工的数值仿真

为了提高磁力研磨加工效率，通过建立研磨压力模型和研磨量模型对磁力研磨加工进行数值仿真，总结出磁感应强度、加工时间、工件转速及工件的进给速度等工艺参数对磁力研磨加工效率的影响规律．同时对仿真结果和实验结果进行对比和分析，证明所建模型正确．     

高铝浇注料高温耐磨性影响因素的研究

利用新研制的高温耐磨实验设备,以高铝浇注料为原料,研究了水泥加入量（3%、6%、9%）、热处理温度（6001、000、1 200℃）和临界粒度（5、8、15 mm）对材料高温耐磨性的影响。结果表明,随着水泥含量的增加,试样的磨损体积在常温和1 000℃下逐渐减小,1 200℃时略有增大。采用-ρAl2O3微粉代替铝酸钙水泥作结合剂,两者的耐磨性在各试验温度下差别不大。试样经不同温度热处理后,其磨损量随着试验温度的变化趋势是相似的,即磨损量随着试验温度的升高而降低;经6001、000℃处理后的试样,各试验温度下其磨损量均较小,但经1 200℃处理后的试样,其磨损量稍大一些。温度为1 000℃时,浇注料的磨损量随着临界粒度的增大而降低;1 200℃时,浇注料磨损量随着临界粒度的增大变化不大。     

磨料磨损若干问题的试验研究

研究了材料在不同硬度和粒度磨料磨损条件下的磨损特性，提出和解释了软硬磨料磨损机理转换的概念，建立了大小磨粒磨损系统发生磨料磨损的模型，分析讨论了软硬磨料磨损机理的关系和转换的条件以及大小磨粒磨损系统的磨损形式和对材料耐磨性的影响，对耐磨材料的开发和耐磨部件的强化提供了有益的启示。     

动车组研磨子的研制

通过对日本进口研磨子的材料、结构和性能分析,结合＂动车组转向架研磨子技术要求＂的规定,合理选用研磨子的挂钩、背板材料,对其磨耗体的材料、生产工艺进行了研究。结果证明,研制的研磨子通过动车组装车试用能满足使用要求,符合中国铁路部门制定的相关规定。     

汽轮机叶片的数控砂带磨削轨迹研究

针对目前CAD/CAM软件中无法实现数控砂带磨削轨迹的问题,利用已经广泛使用的CAD/CAM软件中的汽轮机叶片铣削轨迹转化为数控砂带磨削轨迹.介绍了从数学模型建立,到铣削轨迹、磨削轨迹的研究过程,通过相关分析、计算、参数设置以及步距调整、刀具中心调整等,详细阐述了数控砂带磨削轨迹的生成.结果表明,该研究为数控砂带磨削仿真提出了一种新的方法.     

电解镜面抛光中的尺寸控制

回转零件镜面抛光时不仅要求达到预期的表面粗糙度,往往也要求控制其尺寸精度．加工原理表明抛光时的实际加工时间与工件直径变化呈线性关系．经过试验,给出了两种加工条件下工件尺寸变化的平均值及其方差,利用这些数据可以计算抛光余量及抛光前工件尺寸偏差,使抛光后工件尺寸达到预定的精度     

磁力研磨加工技术研究进展

阐述了磁力研磨加工技术研究中,新型磨料研发、磁力研磨装置优化、电化学复合磁力研磨加工技术及超声复合磁力研磨加工技术等方面的研究进展,讨论了超声振动复合磁力研磨加工技术和电化学复合磁力研磨加工技术的材料去除机理与研磨性能,指出无黏结磨粒的研发及复合磁力研磨是目前提高磁力研磨的磨削性能的主要方法。同时,结合磁力研磨的发展历史及研究现状介绍了该技术急需解决的问题。     

电解修整金刚石砂轮的工艺研究

试验研究人造金刚石砂轮的电解修整方法.在分析各种硬度整形笔整形效果的基础上,讨论了 TL80#整形笔的作用机理.