内孔表面磨粒流抛光仿真与试验研究

摘要

燃油喷嘴、精密阀门等微小内孔零件在航空航天、医药等领域扮演重要角色，但微小内孔结构的细、长等特点导致内孔抛光困难、抛光效率低、抛光质量差，其光滑内表面的高效抛光一直是其加工制造的难点。本文利用磨粒流加工技术的加工可达性好的特点，开展磨粒流抛光内孔研究，以解决微小内孔高质高效抛光问题。 首先，搭建卧式气动磨粒流抛光试验平台，并设计磨粒流加工微小零件专用密封夹具，并提炼出微小内孔抛光中两类典型的内孔表面流道。在此基础上，建立磨料介质流动有限元仿真模型，计算出流道内的速度场、压力场，并通过Preston方程，研究压力场、速度场的联合作用对内孔表面抛光效果的影响，并为后续试验研究提供依据。 在基础上，选取H62铜质材料进行相应的磨粒流加工试验研究，并针对加工前后表面纹理高度和空间参数等参数进行对比分析。通过分析内表面初始表面纹理进行幅频特征提取，并选择不同粒径的磨粒进行级配磨料的配制，进行相应的铜管内孔磨粒流加工试验，研究磨粒流加工对初始形成表面纹理的消除作用，以及新形成的纹理对表面质量改善效果。 此外，研究级配磨粒对内表面磨粒流抛光效果的影响。通过傅里叶变换提取特征频谱，研究在不同的混合粒径磨粒（60#、120#、W28）配比下，内孔表面的磨粒流抛光效果，揭示不同磨粒粒径级配下工件形貌的演变规律，探索优选磨料介质级配磨粒策略。

目录

声明

1 绪论

1.1 磨粒流加工技术简述

1.2 磨粒流加工国内外研究现状

1.3 内孔表面磨粒流加工研究现状

1.4 论文主要研究内容

1.4.1 内孔磨粒流加工主要研究内容

1.4.2研究方法和技术路线

2 内孔磨粒流加工平台搭建及其夹具设计

2.1 卧式磨粒流气动工作平台搭建

2.1.1 磨粒流平台动力设备选型

2.1.2 料缸设计

2.1.3 卧式气动磨粒流加工平台

2.2 高密封性夹具设计

2.2.1 夹具设计目标

2.2.2 工件自由度限制

2.2.3 导向部位设计

2.2.4 夹具密封方法

2.3 本章小结

3 数值模拟

3.1 流场控制方程

3.1.1 连续性方程

3.1.2 动量方程

3.2 流道模型建立

3.2.1 三维模型建立

3.2.2 网格划分

3.2.3 网格质量检查

3.2.4 求解方法与求解器

3.3 数值模拟结果

3.3.1 收缩流道模型

3.3.2 直孔流道模型

3.4 本章小结

4 内孔磨粒流加工试验研究

4.1 收缩流道工件磨粒流抛光试验

4.1.1 试验参数选择

4.1.2 试验结果分析

4.2 直孔流道工件磨粒流抛光试验

4.2.1 初始表面质量分析

4.2.2 磨粒粒径对加工质量的影响

4.2.3 磨粒体积分数对加工质量的影响

4.2.4 应用：增材制造设备单元—喷粉管

4.3 级配磨粒选取策略和对加工质量的影响

4.3.11级配磨粒选取策略和试验参数选取

4.3.12结构分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间科研成果

致谢

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