基于DEM的软固结气压砂轮粘磨层劲度模量虚拟实验研究

为解决软固结气压砂轮不同成分组成的粘磨层(粘结剂与磨粒混合层)性能参数需经实验一一测量获得的问题,将离散元方法(DEM)应用于软固结气压砂轮光整加工领域中,采用离散元软件PFC2D建立了粘磨层模型,以圆形颗粒模拟磨粒和粘结剂,从微观角度开展了对粘磨层的力学性能的分析,提出了对粘磨层模型进行数值模拟双轴实验测量其劲度模量的方法,建立了磨粒粒度和粘磨层劲度模量之间的关系,根据测量结果与实验结果的相近程度对其可行性进行了评价,进行了粘磨层直接拉伸实验。实验及研究结果表明,仿真结果与实验结果误差在10%以内,验证了离散元方法(DEM)在该领域应用的可行性,同时该结果为利用离散元软件PFC3D软件进一步模拟软固结气压砂轮光整加工过程奠定了基础。     

刻面型水晶玻璃研抛工艺研究

针对刻面型水晶玻璃传统磨削加工过程中所用研磨盘、抛光盘存在的缺陷,提出了一种新型的结构化复合弹性研抛盘。通过对刻面型水晶玻璃的传统磨削加工工艺的研究,阐述了水晶玻璃上、下料,研磨和抛光的方法并深入分析其原理。针对不同发展时期的不同类型水晶磨削设备进行了详细地对比和分析,总结了现有水晶加工设备在工作过程中对水晶玻璃球上下料、粗磨、细磨、抛光时所用机构的结构和特点,提出了能进一步提高加工效率、加工精度、自动化程度的意见。研究结果指出了传统加工工艺存在的缺陷,并就其未来的发展进行了展望。     

软性磨粒流超声强化机理及试验研究

针对固液两相软性磨粒流加工时间长,效率低的缺陷,提出一种软性磨粒流超声强化方法。该方法基于流场的欧拉-欧拉多相流模型和k??双方程湍流模型,将Navier-Stokes方程的声场模型与流场模型进行耦合。利用CFD流体分析软件,在有无加载超声波的两种情况下,对两者流场内的压力、速度及湍动能等相关参数进行对比研究分析,通过流体方程的求解得到流道内磨粒流的压力和速度分布情况。运用canny边缘检测算法对模拟图进行轮廓提取,结合Bwmorph等功能函数对轮廓图降噪去毛刺,得到处理后的数值模拟分析图,在数值模拟的基础上,利用粒子成像测速(Particle image velocimetry,PIV)系统观测流道内的流场变化,同时设计软性磨粒流循环加工系统,搭建其试验平台,对有无加载超声波两种情况下的加工效果进行对比试验。数值模拟和试验结果显示:数值模拟中加载超声波的矩形流道出现了大量速度较小、压力较大的空化区域,不断发展撞击壁面,并且数值模拟结果与PIV试验结论相一致;超声波作用于软性磨粒流,明显缩短了加工时间、提高了加工精度及效率。     

无理偏摆式平面研磨加工均匀性的数值模拟

基于定偏心平面研磨方式,提出了无理转速比下的偏摆式平面研磨方式.采用矢量方法建立了偏摆式平面研磨加工的运动学方程,对比分析了定偏心和偏摆式驱动下的工件表面磨粒轨迹和磨粒速度场的分布形态,并建立了运动轨迹密度均匀性和材料去除量均匀性的区域划分和统计评价方法.研究表明:偏摆式驱动下的平面研磨轨迹线更加复杂无序,磨粒覆盖面积更大,能更快地获得更均匀的轨迹线分布,且在无理转速比下无明显牛顿环现象,轨迹线的均匀性显著提高;相同转速比时两种驱动方式下磨粒速度场分布形态类型相同,但偏摆式下单颗磨粒的速度大小和速度方向角随时间变化均无明显周期,能获得的速度大于定偏心方式,更快地实现材料去除且无理转速比下的材料去除性更为均匀.最后搭建两种驱动方式的试验平台进行研磨对比试验,通过无理偏摆式加工方式后硅片获得的表面粗糙度Ra最低,且相同时间内的材料去除量最大.     

线性液动压抛光波纹度加工特性研究

目的 探究线性液动压抛光波纹度特性,建立抛光波纹度预测模型,获取最佳加工工艺参数组合。方法结合线性液动压抛光原理,分析抛光波纹度产生机理,探究流场力分布特性,并获得影响波纹度的相关工艺参数。设计单因素试验,探究各工艺参数对波纹度的影响规律,并进行显著性分析,选取显著参数为试验因子,设计正交试验,以试验结果作为训练集,建立基于支持向量回归机（Support Vector Regression,SVR）的波纹度预测模型。以该预测模型为适应度函数,进行遗传算法寻优,以获取最佳工艺参数。结果 线性液动压抛光波纹度由流场力分布特性及工件进给运动共同作用产生,其大小受抛光间隙、抛光速度、进给速度和抛光液黏度影响。单因素试验分析结果显示,抛光波纹度Wa随进给速度和抛光间隙的增大而增大,随抛光速度的增大而减小,随抛光液黏度的增大而先减小、再增大。其中进给速度的影响最显著,抛光间隙和抛光速度次之,而抛光液黏度的影响具有分段差异性,显著性最弱。以正交试验数据所建立的抛光波纹度预测模型的回归相关系数R2为0.992 0。随机验证实验结果显示,各组预测值与真实值的误差均在10%以内,遗传算法寻优得到最佳工艺参...