半固著磨具“陷阱”效應及其影響因素的離散元模擬.pdf

1、功能陶瓷材料已經(jīng)成為高精密機械、航空航天、軍事、光電信息發(fā)展的基礎之一。隨著產(chǎn)品性能的不斷提高，現(xiàn)代光電信息領域、精密機械領域?qū)δ芴沾刹牧系募庸ぞ群捅砻尜|(zhì)量要求愈來愈高。功能陶瓷材料的超精密加工技術中，減小表面損傷和提高加工效率是一對矛盾。能有效地避免硬質(zhì)大顆粒造成的表面損傷，提高整體的加工效率，本研究中心提出一種半固著磨粒加工的新方法。其方法的核心是磨具表層對硬質(zhì)大顆粒具有“陷阱”效應，從而可以防止大顆粒造成的表面損傷。

2、本文鑒于半固著磨具具備非連續(xù)介質(zhì)的特點，采用離散元理論對半固著磨具的“陷阱”效應及影響因素進行了分析和模擬。首先建立半固著磨具離散元模型。該模型的參數(shù)不能直接與實際物理參數(shù)一一對應，必須經(jīng)過實驗的仿真和大量的參數(shù)調(diào)試，直到模擬曲線和實驗曲線吻合為止。為此，本文通過三個實驗——半固著磨具壓縮比實驗，直剪實驗，壓頭實驗來驗證模型的參數(shù)是否合理，并最終確定了仿真的物理模型。在此基礎上，建立了半固著磨具的“陷阱”效應模型。并根據(jù)“陷阱”效應的設

3、想，提出了衡量“陷阱”效應優(yōu)劣的兩個表征參數(shù)：硬質(zhì)大顆粒陷入后對工件的作用力和大顆粒陷入時間。研究了磨具制造參數(shù)（孔隙率、磨粒硬度、磨粒大小、磨粒間磨擦系數(shù)、結合劑濃度）、加工工藝參數(shù)（加工載荷、磨具與工件相對速度和摩擦系數(shù)）、硬質(zhì)大顆粒尺寸和形狀參數(shù)對“陷阱”效應的影響規(guī)律。 數(shù)值模擬和實驗結果表明：二維孔隙率在0．2～0．25之間，結合劑濃度在1．5％～5．5％之間，設計加工載荷小于100Kpa，隨孔隙率和加工載荷的增大，結