平面磨削温度场计算中的几个问题

平面磨削温度场计算中的几个问题

一、平面磨削温度场计算中的几个问题(论文文献综述)

关鹏[1](2018)在《超高速磨削试验台数字化设计与仿真分析研究》文中提出随着计算机技术和网络技术的发展,机械制造业呈现出以计算机为基础,以数字化信息为描述手段,以产品数字化开发为方法的新特征。相对于物理样机,数字化样机是在计算机上表达的产品数字化模型。数字化设计技术是数字化样机建立的手段与方法,被广泛应用于制造装备产品设计与开发领域。超高速磨削加工技术是一种高效而经济地生产出高质量零件的现代加工技术。超高速磨削加工的实现载体是超高速磨削机床。东北大学先进制造与自动化研究所于1996年研制了我国第一台大功率超高速磨削试验台。试验台砂轮线速度可达250m/s,填补了当时国内空白,推动了我国高速/超高速磨削研究的发展。由于当时设计和制造条件有限,在试验台实际使用过程中出现了诸多问题,例如液体动静压轴承胶合,液体动静压主轴系统振动以及加工精度降低等。如何使用数字化技术手段对上述问题进行分析,进而对超高速磨削机床数字化设计关键问题进行研究并提出相应的解决方法,为超高速磨削试验台的改造提供设计基础和依据是本文所要研究的核心问题。为此,本文以东北大学超高速磨削试验台为研究对象,以数字化设计与仿真分析为技术支撑。通过理论,仿真与实验相结合的方式,研究和探讨磨削加工仿真方法,液体动静压主轴系统及超高速磨削试验台整机动力学特性,液体动静压主轴系统热结构耦合变形,超高速磨削试验台虚拟加工仿真系统构建等问题。本文的研究主要内容如下:(1)使用有限元方法对超高速磨削加工进行仿真研究。从理论上阐述了使用有限元方法进行磨削加工仿真的可行性。提出基于有限元分析的超高速磨削加工宏观仿真方法,并对该方法进行了详述。在不同磨削参数条件下,对磨削力和磨削温度进行仿真计算,并对仿真结果予以分析。使用三向测力仪与热电偶对磨削力与磨削温度进行测量实验,将仿真分析结果与实验结果进行对比分析,验证仿真方法的正确性。(2)对超高速磨削试验台关键部件液体动静压主轴系统进行动态特性仿真分析与实验研究。使用流体动力学方法对液体动静压轴承油膜进行压力场与温度场仿真分析,描述不同参数影响下油膜承载特性变化。以小扰动理论为基础建立了油膜支撑刚度与阻尼计算模型。在融入油膜支撑刚度和阻尼参数情况下,使用有限元方法对液体动静压主轴系统进行有限元建模与动态特性分析。对主轴系统进行固有频率测量实验,验证仿真分析方法正确性,并指出所分析对象存在的问题与改进方向。(3)对超高速磨削试验台整机动态特性进行仿真分析。建立数学模型对机械结构中结合部对其动力学特性影响进行分析。对超高速磨削试验台中存在的不同结合部进行等效替代分析与数值计算。建立超高速磨削试验台整机有限元模型,并进行整机动静态特性分析。对机床整机进行固有频率测量实验,验证仿真分析方法正确性,并指出所分析对象存在的不足与改进方向。(4)结合前文所进行的磨削加工仿真分析和液体动静压主轴系统轴承油膜温度场仿真分析,对主轴系统进行热结构耦合变形求解。在不同磨削参数条件下根据主轴系统热源差异,使用有限元方法对主轴系统进行三维温度场求解,进而对主轴系统进行热结构耦合变形求解,分析其在多场条件影响下的位移变化。(5)构建基于网络的超高速磨削试验台虚拟加工仿真系统,提出仿真系统的层次构架及开发流程。对虚拟加工几何仿真关键技术进行研究,并提出了一种基于网络建模语言的解决方法。使用Matlab网络接口功能,对虚拟加工物理参数仿真模块进行开发和编程,实现磨削加工物理参数仿真功能。

瞿为[2](2017)在《超细晶粒硬质合金磨削残余应力仿真与实验研究》文中进行了进一步梳理相比普通硬质合金,超细晶粒硬质合金具有更高的硬度和强度,目前已成功应用于切削刀具、高精度模具及军工产品等领域,具有广阔的市场空间和应用前景。利用金刚石砂轮进行磨削加工是超细晶硬质合金最主要的加工方法。但磨削中由于力-热耦合作用引起的残余应力是产生裂纹等缺陷的主要原因,对此本文开展了超细晶硬质合金残余应力的实验与仿真研究,以期发现一些规律指导生产实际。本文采用高精度平面磨床开展了不同磨削参数下的超细晶硬质合金磨削残余应力实验,分析了砂轮磨粒粒度、磨削深度、工件进给速度、砂轮转速等对磨削残余应力的影响规律。实验结果表明,超细硬质合金磨削残余应力随磨削深度的增大而增大,这主要是因为随着磨削深度的增大,磨削力和磨削温度都随之增大,这势必引起力-热耦合作用下的磨削残余应力的增加;超细晶硬质合金残余应力随工件进给速度的增大而增大,但增大幅度没有磨削深度那么明显,主要是因为工件速度的增大,热源在工件表面的作用时间会相对缩短,减少了磨削热的影响;磨削残余应力随着砂轮转速的增大而减少,这主要是因为随着砂轮转速增大时,单颗磨粒的平均未变形切屑厚度减小,切屑横断面积随之减小,单颗磨粒挤光效应产生的残余压应力将减小。同时,利用有限元仿真软件ANSYS分析了磨削参数对磨削残余应力的影响,在进行有限元分析时,首先进行热分析,将热分析的结果作为一个热载荷施加到力-热耦合场中,采用可移动不变的热流密度和磨削力,将热源和磨削力在工件表面以工作台速度移动,按砂轮与工件的接触弧长将试件分为若干接触区域,每个载荷步为一个接触弧长,载荷在每一个接触弧长上的作用时间等于接触弧长除以工作台速度,工件温度全部下降到室温时,计算得出试件中的残余应力状态。并与磨削实验进行了对比分析,仿真结果表明,磨削参数对磨削残余应力的影响趋势与实验结果大致相同,仿真与实验结果误差在3.5%10.5%之间,证明了有限元模型的准确性。

王瑞钦[3](2016)在《大型曲面位姿自适应打磨装置与杯形砂轮磨削温度场研究》文中指出随着风能等清洁能源的提倡,风电装机总量与单机容量得到迅速增长,使得风电叶片制造和修护越来越受到重视。风电叶片作为风电机组的关键部件,因具有尺寸大、形状复杂、易烧伤等特点,使其制造和维护难度较大。另外,传统人工打磨劳动强度大、效率低,作业环境恶劣。因此,风电叶片的自动化打磨研究具有重要意义。在采用移动机器人等自动化装备替代人工作业过程中,为了获得较好的表面加工精度,机器人的打磨末端执行器通常需要对风电叶片表面进行位姿调整及接触力控制,因此能适应曲面,保持接触力稳定是打磨机器人末端执行器研究的主要问题。针对这一问题,研制了一种大型曲面位姿自适应打磨装置。通过设计的曲面自适应移动机构和力控制打磨工具模块,实现打磨过程中力和位姿的解耦以及曲面自适应的目的。在此基础上,对杯形砂轮磨削温度场进行研究,为替代砂盘作业提供依据。首先,对装置中的弹簧部件进行横向特性分析。以装置中弹簧的运动稳定性分析为依据对原有装置进行结构改进,理论上增强了装置的运动稳定性,满足了机构的功能需求。其次,在ADAMS软件中建立了打磨装置的虚拟样机。通过对平面、圆柱面、球面三种典型工件表面进行加工仿真,验证装置的运动稳定性并测试其对表面的适应性,结果表明装置对这三种典型工件表面都具备较好的适应性,所设计的打磨装置能够满足风电叶片等大型复杂曲面的打磨要求。最后,在上述对装置研究基础上,针对杯形砂轮磨削区可能存在的烧伤问题进行了温度场研究。推导了环形移动热源模型的温度场解析,通过对静态热源模型的解析计算及实验证实了温度场模型的正确性。根据磨削实例计算的数据,在Mathcad软件和ANSYS软件分别进行了表面温度场数值计算和仿真,结果表明温度场分布的不均匀性,会造成磨削烧伤等问题。针对出现的问题,设计了两种散热砂轮,改善了散热条件,在ANSYS软件上进行温度场仿真,验证了其散热的有效性,提高了杯形砂轮替代砂盘进行作业的可行性。

刘夏[4](2016)在《磨床砂轮磨损及钝化程度在线检测》文中研究表明磨削加工是机械加工中最常用的加工方法之一,由于其多用于精密加工和超精密加工,因此砂轮的形貌参数和磨损钝化程度对工件的加工质量有着重要的影响。在加工过程中,砂轮的形貌时刻发生改变,随着磨削时间的延长,砂轮的工作表面会不断出现磨粒磨损、磨粒破碎等现象,使被加工工件的尺寸精度和表面质量受到严重影响。在这种情况下,若不及时修整砂轮,将会造成废品。因此研究高效准确的在线检测砂轮磨损和钝化程度的方法,对磨削加工有着重大意义。本文在传统液压法的基础上引入差压技术和误差分离技术,从而消除传统液压检测法中的供液泵的压力波动及主轴的运动误差对检测结果的影响,本文的研究成果主要体现在以下几个方面:1、以磨削液为工作介质,利用差压技术和误差分离技术,建立通过检测来自磨削冷却液喷嘴端面与砂轮工作表面之间的压力变化实现对砂轮磨损量和钝化程度的在线检测新方法。通过对检测系统的研究,建立了差压式液压喷嘴的三维实体模型。2、三点法误差分离技术具有较高的在线检测精度,但对于安装角度要求较高,为确保实验装置简单,最终选择两点法误差分离技术。但两点法误差分离技术具有原理性误差,给出了降低原理性误差的方法。从而将主轴运动误差分离出来,提高在线检测系统的精度。3、通过ANSYS CFX仿真实验,绘制了?p与s的特征曲线,通过改变主、测喷嘴的结构参数,分析不同的参数值对液压喷嘴灵敏度的影响。4、在仿真实验的基础上,通过均匀优化设计,得到在差压式喷嘴的灵敏度最大时,主、测喷嘴的最佳组合值。

王宇钢[5](2015)在《基于聚类及ANFIS的磨削工艺绿色度评价方法研究》文中提出绿色制造是解决制造业环境污染问题的根本方法和手段,是实现我国制造业可持续发展的主要途径。虽然,近年来各国专家学者对绿色制造评价的进行了广泛研究,但从总体来看,有关绿色机械制造工艺的评价研究仍然开展的较少。磨削加工是机械加工领域中应用最广泛的制造工艺技术之一,是获得零件最终尺寸、形状精度及表面粗糙度指标的主要工艺手段;同时,磨削加工也是制造业中对资源和环境影响最大的一种加工工艺,工程中实现磨削工艺的绿色化已越来越引起人们的关注。因此,建立磨削工艺绿色度评价体系,提高磨削加工工艺的绿色度,对优化现有磨削工艺、实现绿色磨削具有重要的理论和实际意义。本文在研究绿色制造的评价方法和评价工具基础上,分析了磨削工艺的绿色特性,建立了磨削工艺绿色度评价指标体系,重点讨论了基于核的模糊可能性聚类新算法(New Kernel Possibilistic Fuzzy C-Means Clustering,NKPFCM)的训练样本集构成方法和基于自适应神经模糊推理系统(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System,简称ANFIS)的工艺绿色度评价方法,并详细地介绍了评价工具的开发过程。论文的具体研究内容包括以下几个方面:(1)在对绿色工艺规划的特点和决策目标深入研究的基础上,从资源、环境、能源及社会几个方面详细分析了磨削工艺的绿色特性,通过对已有评价方法的研究,提出了磨削工艺的绿色度评价目标、评价准则以及评价方案设计思路。(2)建立了包括属性层,共性层和指标层的三层磨削工艺绿色度评价指标体系,并从环境属性、资源属性、能源属性、经济属性和人机属性五个方面对评价指标及影响因素进行了详细分析。针对评价指标的量化问题,将评价指标分为定性指标和定量指标,提出了半定量的指标量化方法,并给出了评价指标的具体量化方法。(3)通过对聚类算法的深入分析,提出一种基于核的模糊可能性聚类新算法(NKPFCM算法)。通过MATLAB仿真,使用标准数据集iris和wine测试,仿真结果表明该算法具有较好的鲁棒性和准确性。应用该算法对磨削工艺样本数据进行聚类分析,实现了数据样本的自适应最优分类,并构造出高质量的评价训练样本集。(4)在对自适应神经模糊推理系统(ANFIS)研究的基础上,采用模糊C-均值(FCM)与最小均方(LMS)混合算法,建立了基于ANFIS的磨削工艺绿色度评价系统。该评价系统具有自主学习、模糊信息表达及推理的特点,可以科学地表示评价指标输入到评价结果间非线性映射关系,有效消除评价指标的模糊性和随机性对评价结果的影响。通过应用实例运算,结果表明评价模型可以对参评工艺方案进行客观有效地评价。(5)为改善磨削过程绿色程度,采用FLUENT软件仿真研究提高磨削液有效利用率的方法。通过分析磨削过程的作用机理,获得了提高工艺绿色度的磨削液供给参数。最后,结合有关研究成果,归纳总结了磨削工艺绿色度的优化方法,为工艺技术人员对工艺方案进行优化提供指导意见。(6)根据基于聚类及ANFIS的磨削工艺绿色度评价方法原理,在Windows环境下,采用C++语言和SQL Server2005数据库管理系统,通过模块化的设计方法开发了磨削工艺绿色度评价系统软件。并对开发过程中的关键技术ADO数据接口技术进行了深入研究。磨削工艺绿色度评价系统软件具有界面友好,操作方便,数据访问迅速稳定,评价科学、智能程度高等优点,可作为企业磨削工艺设计、优化和决策的有效评价工具。

倪嘉铭[6](2014)在《高速外圆磨削热力耦合机理及其对表面完整性的影响》文中指出结构陶瓷具有耐高温、抗腐蚀、高耐磨、高刚度重量比等优越特性,但其质地硬脆,传统工艺的可加工性能差,远远不能满足国防军工、航空航天、尖端科技,以及高速发展的铁路、船运等领域的需要。高速磨削有望破解难加工材料结构陶瓷高效、高表面完整性加工难题,但在高速磨削时,工件材料处于超常应变率状态,在瞬间发生激变,其在高应变率下的高速磨削机理、磨削表面完整性保证等有待进一步深入研究与实践。工业中大量使用的轴类外圆磨削中,缺乏磨削温度和磨削力同时测试的装置和方法,难以考察高速外圆磨削下的热力耦合作用对表面完整性的影响。针对以上结构陶瓷高速磨削技术存在的瓶颈问题,本文以结构陶瓷碳化硅(SiC)和外圆磨削为对象,开展高速磨削热力耦合机理与其对陶瓷工件表面完整性影响的研究,主要研究成果和创新点包括:1.综合采用了材料本构模型、状态方程、以及失效准则开展了脆性材料去除机理的有限元仿真研究。提出了SiC陶瓷高速磨削应变率作用下微裂纹的形成原理。基于有限元仿真和高速磨削实验结果,揭示了脆性材料高速磨削热力耦合共同作用下的磨削表面增韧机理,即高速磨削高温所致的材料软化、以及高应变率促进和扩展的磨削表面微裂纹云,从而减少了主裂纹的扩展,产生了微裂纹屏蔽增韧效应。突破了现有脆性材料去除机理的研究主要依据静态加载条件下的临界成屑厚度模型,该模型未涉及磨粒-工件接合面上磨削温度对工件材料物理、机械性能的影响和软化效应,也未涉及磨粒和工件相对运动速度所产生的高应变率对脆性材料的增韧、软化效应。2.鉴于目前陶瓷磨削性能评价体系中缺乏一个能同时表征材料去除能力和表面损伤影响的定量指标,通过对双主应力(平行磨削方向主应力和垂直磨削方向主应力)的分析,提出了一个新的表征要素:脆性材料可磨削性指数q。通过高速磨削实验构建Gμ值-vs关系图,发现当砂轮速度Vs为20-60m/s时,提高砂轮速度不能显着提高SiC陶瓷的可磨削性指数;而当砂轮速度vs继续提高到80-140m/s时,可磨削性指数将提高到原来的1.2-1.5倍,表明脆硬材料在高速磨削时的应变率所产生的微裂纹屏蔽效应与高温所产生的软化效应是脆性材料增韧的主要原因。3.发明了一种适用于回转体零件的高速磨削温度和磨削力的测试装置和方法,提出和设计了高速外圆磨削工件表面温度和磨削力同时在线测量的工件结构、合理规划了磨削力和温度传感器的布局,实现了磨削力、热在同一次磨削过程中的同步测量,为高速磨削热力耦合机理的深入研究奠定实验测试基础。同时,所提出的剖分工件结构也为后续亚表面损伤的SEM测量提供了便利,可以避免磨削后再切割所带来的二次损伤。4.采用基于工件表面温度的热分配比计算(Rw-WST)方法,建立了基于Rw-WST的热分配比Rw数学模型,克服了现有磨削热分配的计算主要仍需通过热流分布模型及磨削热分配比的两次假设的计算缺陷。经实验结果表明:应用Rw-WST法不需要假设热流分布模型,通过实测工件表面温度,可以真实客观地计算陶瓷高速外圆磨削中进入工件表面的热流强度分布。5.通过高速磨削实验和X射线衍射残余应力分析技术,探讨了磨削工艺参数对表面完整性的影响。实验结果表明:在材料去除率恒定的条件下,在提高砂轮速度的同时提高工件速度,和减少磨削深度,可以改善磨削表面粗糙度;磨削表面残余应力(拉应力、压应力)也随着砂轮速度和工件速度的提高,幅值降低。在高速磨削热力耦合作用下,SiC的相变(p-相转变为α-相)比例减小。综上,提出了优化工艺参数减少材料激变的措施,以改善和提高结构陶瓷的表面完整性。

刘波[7](2013)在《磨削工件表面射流冲击冷却研究》文中进行了进一步梳理磨削被广泛应用于机械加工中,而磨削过程产生大量的热量,使磨削区的温度急剧升高,导致磨削烧伤。为了有效地疏散磨削弧区的热量,基于冲击强化传热机理的空气射流冷却和喷雾射流冷却等高效绿色环保传热模式得到了广泛关注,并在磨削加工中得到了有效地应用。本文通过数值模拟和实验研究揭示了诱导的气体流动结构与射流冲击耦合作用下的流动特征和加热表面的换热特征。一方面针对空气射流冷却,开展了数值模拟和实验研究两方面的工作。主要讨论旋转转速,射流冲击速度,距离,角度和温度等参数对于磨削工件表面空气射流冲击流动结构和冷却效果的影响。并通过采用不同的射流介质,获得了旋转盘气旋卷吸作用对射流流动影响。另一方面通过实验研究,定量分析含湿空气喷雾射流冲击的强化换热效果,讨论旋转速度和水气比对换热的影响。研究结果表明:当盘缘在喷嘴附近的切向速度与射流冲击方向相同时,更有利于射流气体到达冷却区域。旋转盘诱导的空气流场具有一定的冷却能力,但会阻碍射流气体进入冷却区域。随着转速的提高,其冷却能力和阻碍作用都增强。同时射流速度的提高,射流角度的增大和射流温度的降低都有利于改善磨削弧区的对流换热效果。但改变射流距离影响较小。而采用喷雾射流冷却可以显着提高加热壁面的冷却效果,喷雾中的水滴能到到达加热板表面与旋转盘之间的间隙,且随着转速的提高,更多的水滴进入,射流冷却的冷却能力更强。同时随着水含量的增大,射流冲击的冷却能力不断增强。

李聪[8](2011)在《磨削加工表面烧伤机理及仿真研究》文中提出磨削烧伤是在磨削过程中其产生的瞬时高温使得工件表层的金相组织发生变化或软化变形,并在工件的某些表面出现氧化变色的现象。所以磨削区内的瞬时高温是形成变质层的主要条件,磨削烧伤理论的建立主要是在磨削区内温度场的研究基础上的,只有在对磨削热产生的来源充分了解的基础上才能对磨削烧伤的现象做出合理的解释及提出改善的办法。本文以平面磨削45#钢为例,从产生磨削烧伤的原因出发,这其中包括磨削时的基本参数、也包括磨削时的其他加工条件。分析了烧伤成因的理论,即磨削区短期内产生的高温是产生磨削烧伤的主要原因。所以在此基础上本文通过多种方法仿真得出磨削区内温度的分布及相应残余应力分布的状况。本文从这一目的出发,主要进行了以下方面的研究:(1)根据磨削加工的特点,从其加工成形的机理出发,研究了磨削区温度产生的来源及计算方法,并建立了磨削区的理论模型,其中包括热源的模型及温度传导模型。(2)理论模型确立以后,对影响磨削过程的各个磨削参数进行了详细的分析,通过有限元分析软件建立了磨削时的实体模型,并添加基本的加载条件后对磨削的状况进行了有效的仿真分析。在此基础上,通过研究各个加工参数对磨削区温度的影响程度及趋势,从而得出改善磨削烧伤产生程度的一些措施和方法。(3)由于磨削热产生的原因主要来自于材料大的塑性变形和砂轮磨粒与工件的强烈摩擦,在建立的理论模型基础上,从数值分析的角度对磨削区的加工状态进行了数值仿真研究,从不同角度克服了有限元仿真的局限,更加合理的验证了各个磨削参数对温度的影响。(4)从磨削加工的过程仿真出发,采用单颗磨粒对加工过程进行了仿真,这样从微观的角度做出进一步的分析,验证了磨削参数对磨削区温度场的影响趋势。(5)在仿真基础上,提出了实际磨削加工时各个磨削参数的优化方法,并对非磨削参数进行了分析及优化。

李晓亮[9](2009)在《基于虚拟现实的陶瓷结合剂CBN砂轮磨削研究》文中研究表明CBN砂轮的硬度仅低于金刚石砂轮,且具有韧性好、刃口锋利、热稳定性好、与铁族金属反应不活泼等优点。因此,在滚珠丝杆、导轨、轴承、曲轴、凸轮轴及钛合金等磨削加工上的应用日益扩大。陶瓷结合剂CBN砂轮磨削作为一种先进的加工技术,在现代机械加工领域中发挥日趋重要的作用。砂轮的磨损、加工工件质量情况不仅与砂轮速度、工件速度、磨削深度、进给速度等因素有关,而且这些因素都表现为模糊性、不确定性。传统的磨削研究不但浪费大量人力、物力,而且延续了砂轮研究开发与生产周期,增加了砂轮产品开发成本,降低了研究效率。如果采用虚拟现实与仿真技术来替代实际的试验工作,可以降低砂轮的制造成本,增加研发单位竞争能力,尤其是金刚石、CBN等成本较高的超硬磨具。虚拟现实仿真技术是近年来迅速发展的一门高新技术,它具有学科面广、综合性强、应用领域宽、安全、经济、无破坏性、可无限重复、可控、不受环境限制等众多独特优点,已成为现代实验工程和科学研究的主要技术手段。基于这三方面因素,利用计算机进行磨削基本参数及磨削工艺的模拟仿真成为一个重要的研究课题。本文提出一种以桌面式虚拟现实技术虚拟再现CBN砂轮磨削过程场景来观察、预测砂轮和工件在不同磨削条件参数下变化情况的方法。主要工作如下:(1)在研究CBN砂轮磨削的基础理论上,对砂轮基体、磨粒、工件、磨削过程中各磨粒与工件碰撞干涉、砂轮磨削过程中在Y方向震动信号进行数学建模。接着在VisualC++6.0开发平台上,结合OpenGL图形库对砂轮、工件进行实体建模。(2)采用三角形网格来表示工件模型的加工表面。通过磨削加工过程的数学描述,研究分析了虚拟磨削加工仿真时,磨粒与工件节点之间的碰撞干涉检测。以三角形节点的空间位置变化来反应虚拟加工后工件表面的三维形貌。(3)在陶瓷结合剂CBN砂轮磨削力的模型建立上,本文引入遗传基因算法,首先阐述了遗传算法的原理与优点,遗传算法的应用步骤;然后设立三因素的磨削力模型,按照遗传算法的步骤、流程来求得磨削力模型。(4)最后在Microsoft Visual C++6.0开发平台上的MFC下,对陶瓷CBN砂轮磨削加工过程进行建模、仿真系统开发及试验,预测并分析虚拟磨削加工仿真系统在不同磨削条件参数下仿真出的磨削力以及工件表面情况。

张建华[10](2008)在《单程平面磨削淬硬层预测及其摩擦磨损性能研究》文中研究表明磨削淬火技术是一种新型的复合加工技术,该技术首先利用粗磨加工产生的大量磨削热,对工件表面进行淬火处理,工件表层温度在短时间被升高到奥氏体化的温度,然后被快速冷却到马氏体相变的温度,工件表层材料发生马氏体相变,从而提高了工件表面的硬度和耐磨性。然后再利用精磨加工满足工件的精度要求,解决了磨削中的热损伤和表面淬火难以集成到生产线的问题,将表面淬火技术集成在机械加工之中,实现了磨削加工与表面淬火相集成的新的加工工艺。磨削淬火工艺开拓了一个极富有潜力的研究方向,对磨削加工技术的发展和进步具有重要的理论意义,随着该技术在生产领域的应用,必将产生良好的经济效益和社会效益。本文主要研究内容和创造性成果如下:对热源的产生位置进行了深入的分析,忽略磨粒与磨屑界面上产生的热源,考虑在磨粒磨损界面和磨粒剪切平面产生的热源,建立了热量分配比模型。研究结果表明:由于考虑了剪切平面上热源的热量分配因素,计算出的热量分配比小于W.B.Rowe模型。研究加工参数与热量分配比的关系表明,磨削深度、进给速度对热量分配比的影响较小,砂轮线速度对热量分配比的影响较大,随着砂轮线速度增加,工件的热量分配比明显增加。分析了磨削加工参数对倾斜平面移动热源模型的影响,研究表明,与平面移动热源模型相比,随着磨削深度和工件的进给速度的增加,磨削弧区内的最高温度随之降低。热源分布形状对倾斜热源模型的影响与平面热源模型的影响是一致的,考虑到磨粒所受的力由切入处到切出处逐渐变大,采用了三角形热源形状对磨削淬火技术温度场进行计算和预测。基于砂轮表面磨粒为正态分布的假设,将磨削弧区内的磨粒分为滑擦磨粒和切削磨粒,分析了单颗切削磨粒和滑擦磨粒的受力情况,建立了单颗粒磨粒的磨削力计算模型。运用概率统计理论对磨粒的磨削过程进行深入研究,分别得出了切削和滑擦的磨粒数目,建立磨削力的理论计算模型,并计算了磨削力。研究磨削加工参数对磨削力的影响,研究结果表明,随着磨削深度的增加,进入磨削弧区内的磨粒数目也随之增加,且参与滑擦磨粒和切削磨粒的概率也增加,导致磨削力的增加。随着工件进给速度的增加,参与磨削加工的磨粒的概率和进入磨削弧区内磨粒数目增多,磨削力也随之增大。随着砂轮线速度的增大,使进入磨削弧区内滑擦磨粒的概率和切削磨粒的概率降低,参加磨削的磨粒数目减少,因此砂轮线速度的增加会导致磨削力的减少。对磨削加工和传热学进行了深入的理论分析,建立了磨削温度场的数学模型和有限元模型,利用建立的磨削力预测模型,计算出磨削弧区内的磨削热源强度,对不同磨削加工参数条件下的磨削淬火温度场进行有限元分析,得出工件表层的温度场和温度变化历程的仿真结果,根据热处理理论,对磨削表层是否淬硬、工件表面硬度和淬硬层的深度进行预测。研究磨削深度和工件进给速度对磨削淬硬层深度的影响表明,淬硬层深度随着磨削深度的增加而增加,但淬硬层深度随着工件的进给速度的增加,呈现先增加后减少的趋势,因此只有在较高的磨削深度和合适的工件进给速度的条件下,才能得到较厚的磨削淬硬层。进行了相应的磨削淬火技术实验研究,对磨削力和磨削温度进行了测量。磨削力测试结果表明,利用建立的磨削力模型可以对磨削力进行较准确的预测,能够为磨削淬火工艺的仿真预测提供较准确数据。磨削温度测试结果表明,利用有限元计算得到的磨削弧区的磨削温度结果与实验结果较为符合,误差小于11%,其中最大误差为10.3%。显微硬度测试表明,磨削表面硬度预测结果与实验结果较吻合。不同参数条件下的磨削淬硬层深度的预测值与实验测量值的比较结果表明,预测的最大误差为14.1%,因此对磨削表面硬度和淬硬层深度的预测是完全可行的。对湿式磨削淬火技术进行初步探讨,提出适合磨削淬火技术的磨削液加注方法,进行了相应的实验研究。研究结果表明,新的磨削液加注方式可以在保证磨削淬硬层深度的基础上,提高磨削淬硬层的硬度,改善了磨削淬硬层的硬化效果,使磨削淬火工艺使用范围得到了提高。与干式磨削淬火相比,新的磨削液加注方式不仅可以提高工件表面形貌,而且可避免工件表层的氧化现象的发生。利用MG-2000型高温高速磨损试验机对磨削淬硬层材料、常规淬硬层材料和软化钢进行摩擦磨损试验。试验研究结果表明:磨削淬硬层材料的摩擦磨损性能优于常规淬火处理材料。磨削淬火技术产生的马氏体组织较为细小,且具有较高的位错密度,提高了磨损过程中的塑性变形抗力和断裂强度,改善了材料的耐磨性能,延迟材料从轻微磨损向严重磨损的转变,在较高试验载荷、滑动速度和滑动距离情况下,磨削淬硬层材料的耐磨效果更为突出。在干滑动摩擦条件下,磨削淬硬层材料在低载荷、低滑动速度和较短的滑动距离条件下,磨削淬硬层材料的磨损机制主要以磨粒磨损为主:随着试验载荷、滑动速度和滑动距离的增加,磨削淬硬层材料的磨损机制转化为以氧化磨损和磨粒磨损为主;随着试验载荷、滑动速度和滑动距离的进一步增加,磨削淬硬层材料的磨损机制将转变为以粘着磨损为主。不同的摩擦磨损试验条件形成不同的磨屑形状,主要有块状磨屑、片状磨屑、团状磨屑三种类型磨屑。

二、平面磨削温度场计算中的几个问题(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、平面磨削温度场计算中的几个问题(论文提纲范文)

(1)超高速磨削试验台数字化设计与仿真分析研究(论文提纲范文)

中文摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 超高速磨削加工研究概述
        1.2.1 超高速磨削加工技术特点
        1.2.2 超高速磨削加工关键技术
        1.2.3 超高速磨削加工技术国内外研究现状
    1.3 数字化样机技术在机床设计领域应用
        1.3.1 国外数字化样机技术在机床设计领域应用研究现状
        1.3.2 国内数字化样机技术在机床设计领域应用研究现状
    1.4 虚拟加工仿真技术研究方法
        1.4.1 虚拟加工几何仿真研究方法
        1.4.2 虚拟加工几何仿真国内外研究现状
        1.4.3 虚拟加工物理仿真研究方法
        1.4.4 虚拟加工物理仿真国内外研究现状
    1.5 课题主要研究内容
    1.6 本章小结
第2章 基于有限元技术的磨削加工宏观仿真研究
    2.1 前言
    2.2 磨削加工过程及机理
        2.2.1 磨削加工过程要素
        2.2.2 磨削力与磨削温度
        2.2.3 超高速磨削机理
    2.3 有限元方法求解高速碰撞问题
        2.3.1 砂轮与工件高速碰撞现象解释
        2.3.2 空间域离散方法
        2.3.3 时间域离散方法
    2.4 磨削加工过程宏观仿真分析
        2.4.1 有限元分析几何模型建立与网格划分
        2.4.2 仿真材料参数与边界条件确定
        2.4.3 仿真结果分析
    2.5 磨削力与磨削温度测量实验研究
        2.5.1 实验设备及方法
        2.5.2 实验过程及结果分析
    2.6 本章小结
第3章 超高速磨削主轴系统动态特性分析
    3.1 前言
    3.2 液体动静压主轴系统结构分析
    3.3 液体动静压轴承油膜流体动力学仿真分析
        3.3.1 计算流体动力学分析方法原理
        3.3.2 轴承油膜有限元模型建立
        3.3.3 轴承油膜压力场与温度场求解
        3.3.4 仿真参数对油膜支承特性影响
        3.3.5 轴承-转子结合部动力学参数计算
    3.4 液体动静压主轴系统动态特性仿真分析
        3.4.1 液体动静压主轴系统有限元模型建立及模态分析
        3.4.2 仿真结果分析
    3.5 液体动静压主轴系统动态特性测试
        3.5.1 动态特性测试系统组成
        3.5.2 动态特性测试参数及条件设置
        3.5.3 试验结果分析
    3.6 本章小结
第4章 超高速磨削主轴系统热结构耦合分析
    4.1 前言
    4.2 液体动静压主轴系统热结构耦合求解方程
        4.2.1 导热微分方程
        4.2.2 定解条件
        4.2.3 热弹性变形基本方程
    4.3 液体动静压轴承油膜温度场仿真分析
        4.3.1 换热系数计算
        4.3.2 不同参数下油膜温度场仿真结果
    4.4 液体动静压主轴系统热结构耦合分析
        4.4.1 液体动静压主轴系统热结构分析有限元模型建立
        4.4.2 材料属性与边界条件设定
        4.4.3 热结构耦合变形仿真结果分析
    4.5 本章小结
第5章 超高速磨削试验台整机动态特性分析
    5.1 前言
    5.2 超高速磨削试验台整机建模与结合部分析
        5.2.1 超高速磨削试验台整体结构与模型建立
        5.2.2 结合部等效动力学模型
        5.2.3 超高速试验台结合部动力学参数计算
    5.3 超高速磨削试验台动态特性仿真分析
        5.3.1 超高速磨削试验台整机有限元模型建立
        5.3.2 结合部等效动力学模型有限元处理
        5.3.3 仿真结果分析
    5.4 超高速磨削试验台整机动态特性测试
        5.4.1 实验过程及结果
        5.4.2 仿真与实验结果对比分析
    5.5 本章小结
第6章 基于网络的超高速磨削试验台虚拟加工仿真研究
    6.1 前言
    6.2 仿真系统层次结构
        6.2.1 主要功能工作流程
        6.2.2 仿真系统开发方法及流程
    6.3 超高速磨削试验台网络化建模
        6.3.1 超高速磨削试验台三维实体建模
        6.3.2 模型转换处理
        6.3.3 工件和砂轮线框建模
    6.4 超高速磨削试验台加工几何仿真关键技术
        6.4.1 基于正则表达式数控代码编译
        6.4.2 机床主要运动部件碰撞检测
        6.4.3 工件材料去除
        6.4.4 仿真系统界面与功能
    6.5 基于网络的虚拟加工系统物理参数仿真功能开发
        6.5.1 Matlab的Web原理与开发流程
        6.5.2 基于网络的超高速磨削试验台虚拟加工物理参数仿真系统结构
        6.5.3 磨削参数计算脚本文件建立
        6.5.4 仿真系统界面开发
    6.6 本章小结
第7章 结论与建议
    7.1 结论
    7.2 建议
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表论文和参与科研项目
作者简介

(2)超细晶粒硬质合金磨削残余应力仿真与实验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 硬质合金的特点
    1.3 硬质合金磨削研究现状
    1.4 磨削残余应力研究概况
        1.4.1 磨削残余应力产生机理
        1.4.2 磨削残余应力的影响因素
        1.4.3 磨削残余应力数值模拟研究
    1.5 残余应力测量方法
    1.6 课题来源
    1.7 本文主要研究内容
第2章 超细硬质合金磨削实验基础
    2.1 实验试件材料及其性能
    2.2 砂轮的选用及其修整
    2.3 实验设备
        2.3.1 高精度数控卧轴矩台平面磨床
        2.3.2 切削磨削力数据采集系统
        2.3.3 磨削温度测量
        2.3.4 超景深三维显微系统
        2.3.5 磨削残余应力测量
    2.4 实验方案设计
    2.5 本章小结
第3章 超细硬质合金磨削实验研究
    3.1 磨削力实验
        3.1.1 正交实验结果
        3.1.2 磨削用量对磨削力影响
        3.1.3 砂轮磨粒粒度对磨削力的影响
        3.1.4 不同硬质合金磨削力
    3.2 磨削温度实验
        3.2.1 正交实验分析
        3.2.2 磨削用量对磨削温度影响
        3.2.3 砂轮磨粒粒度对磨削温度影响
        3.2.4 不同粒度硬质合金磨削温度
    3.3 磨削残余应力实验
        3.3.1 磨削残余应力测量结果
        3.3.2 磨削用量的影响
        3.3.3 砂轮磨粒粒度的影响
        3.3.4 不同硬质合金磨削残余应力
    3.4 本章小结
第4章 磨削残余应力有限元模拟
    4.1 磨削温度场理论分析
        4.1.1 热流密度计算
        4.1.2 温度场数学模型
        4.1.3 有限元模型的建立
        4.1.4 三角热源模型的加载
    4.2 磨削温度有限元计算过程
        4.2.1 定义单元与材料属性
        4.2.2 网格划分
        4.2.3 时间步长的确定
        4.2.4 边界条件与相关参数确定
    4.3 磨削温度仿真结果与分析
    4.4 应力场有限元理论分析
        4.4.1 应力场模型
        4.4.2 应力场理论的基本假设
        4.4.3 应变场的热弹塑性材料本构关系
    4.5 力热耦合场的有限元模拟分析
        4.5.1 定义单元类型及材料属性
        4.5.2 约束的施加
        4.5.3 载荷加载
    4.6 磨削残余应力模拟结果与分析
        4.6.1 磨削残余应力分析结果
        4.6.2 磨削残余应力实验与仿真结果对比
    4.7 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
附录A:发表的学术论文及科研工作
致谢

(3)大型曲面位姿自适应打磨装置与杯形砂轮磨削温度场研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 风机叶片结构及工艺
        1.2.1 风电叶片结构
        1.2.2 风机叶片的制造和维护工艺
    1.3 打磨机器人及其自动化装置研究现状
        1.3.1 打磨机器人研究现状
        1.3.2 末端执行器的研究现状
    1.4 磨削温度研究现状
        1.4.1 磨削热源模型研究现状
        1.4.2 温度场求解方法
    1.5 论文主要研究内容
第二章 大型曲面位姿自适应打磨装置稳定性研究
    2.1 引言
    2.2 大型曲面位姿自适应打磨装置结构研究
        2.2.1 大型曲面位姿自适应打磨装置组成原理
        2.2.2 圆柱螺旋弹簧的设计分析
        2.2.3 大型曲面位姿自适应打磨装置结构设计分析
    2.3 圆柱螺旋弹簧的横向弹性特性
    2.4 改进机构分析
        2.4.1 改进机构工作原理
        2.4.2 改进后机构的横向特性分析
    2.5 本章小结
第三章 大型曲面位姿自适应打磨装置适应性研究
    3.1 引言
    3.2 大型曲面位姿自适应打磨装置样机建模
    3.3 大型曲面位姿自适应打磨装置适应性测试
        3.3.1 平面工件仿真测试分析
        3.3.2 圆柱面工件仿真测试分析
        3.3.3 球面工件仿真测试分析
        3.3.4 仿真测试对比分析
    3.4 本章小结
第四章 环形移动热源温度场理论研究
    4.1 引言
    4.2 传热学理论基础
        4.2.1 热量传递的基本方式
        4.2.2 温度场和温度梯度
    4.3 环形移动热源温度场解析
        4.3.1 移动热源模型
        4.3.2 热源法基础理论
        4.3.3 在无限大物体中环形移动热源温度场解析
        4.3.4 在有限大工件中环形移动热源温度场解析
    4.4 静态磨削温度场测温实验
        4.4.1 实验条件
        4.4.2 结果分析
    4.5 本章小结
第五章 散热杯形砂轮温度场研究
    5.1 引言
    5.2 磨削温度场计算实例
    5.3 磨削温度场结果分析
        5.3.1 Mathcad数值计算结果分析
        5.3.2 ANSYS温度场仿真结果分析
        5.3.3 温度场不均匀性的影响因素分析
    5.4 散热砂轮温度场研究
        5.4.1 主动散热砂轮结构原理
        5.4.2 散热砂轮的热对流表面传热系数分析
        5.4.3 散热砂轮的温度场仿真分析
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果
致谢

(4)磨床砂轮磨损及钝化程度在线检测(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题来源及研究意义
    1.2 砂轮磨损量及钝化程度检测方法的研究现状
    1.3 本文研究内容
第二章 基于差压技术的液压检测系统的设计
    2.1 引言
    2.2 流体动力学基础
        2.2.1 流量连续性方程
        2.2.2 伯努利方程
        2.2.3 动量守恒方程
    2.3 差压式液压测量系统的基本原理
        2.3.1 差压式液压测量的原理
        2.3.2 差压式液体流路模型
    2.4 液压喷嘴的结构设计
    2.5 液压喷嘴的结构参数选择
        2.5.1 主喷嘴孔径的选择
        2.5.2 测量喷嘴的长度
        2.5.3 测量喷嘴孔径的选择
        2.5.4 端面直径的选择
        2.5.5 测压腔内径的选择
    2.6 本章小结
第三章 圆度误差分离技术及系统检测方案整体设计
    3.1 圆度误差分离技术
        3.1.1 反向法
        3.1.2 多步法
        3.1.3 多点法
        3.1.3.1 三点法误差分离技术
        3.1.3.2 两点法误差分离技术
    3.2 误差分离技术的选择
    3.3 在线检测系统的整体方案设计
    3.4 本章小结
第四章 差压式液压喷嘴的仿真实验
    4.1 引言
    4.2 CFX流体分析软件概述
    4.3 CFX仿真试验
        4.3.1 几何模型的建立
        4.3.2 模型网格划分
        4.3.2.1 网格生成具体步骤
        4.3.2.2 网格检查
        4.3.3 边界条件设置及求解
        4.3.3.1 边界条件设置
        4.3.3.2 求解方程及模型
        4.3.3.3 求解计算
    4.4 计算结果
        4.4.1 静压图
        4.4.2 总压图
        4.4.3 速度云图
    4.5 结果说明
    4.6 液压喷嘴的参数分析
        4.6.1 主喷嘴
        4.6.2 测量喷嘴
    4.7 本章小结
第五章 液压喷嘴的参数优化设计
    5.1 均匀设计
    5.2 试验方案总体设计
    5.3 数值分析结果
    5.4 优化与数据处理
        5.4.1 回归分析
    5.5 本章小结
第六章 结论
    6.1 全文总结
    6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果

(5)基于聚类及ANFIS的磨削工艺绿色度评价方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1课题研究背景
        1.1.1 绿色制造技术
        1.1.2 绿色工艺评价分析
        1.1.3 磨削工艺绿色度评价
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状分析
        1.2.2 国内研究现状分析
    1.3 论文的选题来源、研究意义和主要内容
        1.3.1 论文的选题来源
        1.3.2 课题的研究意义
        1.3.3 论文的主要内容
第2章 磨削工艺绿色特性及评价方法研究
    2.1 磨削工艺绿色特性分析
        2.1.1 绿色工艺规划
        2.1.2 磨削工艺绿色特性分析
    2.2 磨削工艺绿色度评价方法研究
        2.2.1 常用评价方法
        2.2.2 磨削工艺绿色度评价方法的选择
        2.2.3 评价目标
        2.2.4 评价标准
        2.2.5 评价方案及流程设计
    2.3 本章小结
第3章 磨削工艺绿色度评价指标体系及量化方法
    3.1 评价指标体系构建原则
    3.2 评价指标的确定
        3.2.1 环境属性指标
        3.2.2 资源属性指标
        3.2.3 能源属性指标
        3.2.4 经济属性指标
        3.2.5 人机属性指标
    3.3 磨削工艺绿色度评价指标系统
    3.4 评价指标量化方法
        3.4.1 环境属性指标
        3.4.2 资源属性指标
        3.4.3 能源属性指标
        3.4.4 经济属性指标
        3.4.5 人机属性指标
    3.5 本章小结
第4章 核模糊聚类算法及评价训练样本集的构造方法
    4.1 模糊聚类算法
        4.1.1 聚类分析
        4.1.2 模糊聚类算法
    4.2 基于核模糊聚类的训练样本集的构造方法
        4.2.1 工艺评价样本聚类的特殊性
        4.2.2 基于核的模糊可能性聚类算法的改进
        4.2.2.1 减法聚类
        4.2.2.2 聚类有效性指标
        4.2.2.3 改进后的算法(NKPFCM)
    4.3 NKPFCM算法测试
        4.3.1 测试条件
        4.3.2 测试结果分析
    4.4 磨削工艺评价训练样本集的构造
        4.4.1 确定训练集样本
        4.4.2 归一化方法
        4.4.3 构造评价训练样本集
    4.5 本章小结
第5章 基于ANFIS的磨削工艺绿色度评价方法
    5.1 磨削工艺绿色度评价方法设计
    5.2 自适应神经模糊推理系统(ANFIS)
        5.2.1 ANFIS发展及特点
        5.2.2 ANFIS结构
        5.2.3 ANFIS设计基本流程
    5.3 基于ANFIS的磨削工艺绿色度评价模型
        5.3.1 模型的结构和参数
        5.3.2 模型的算法
        5.3.3 模型的运行与测试
    5.4 应用实例计算与分析
    5.5 本章小结
第6章 磨削工艺绿色度评价结果分析与优化
    6.1 磨削工艺绿色度评价结果分析
    6.2 绿色磨削工艺优化研究
    6.3 磨削液供给参数对工艺绿色度影响的仿真研究
        6.3.1 磨削区气流场仿真研究
        6.3.1.1 实验原理
        6.3.1.2 实验结果
        6.3.1.3 仿真结果分析
        6.3.2 磨削液射流仿真研究
        6.3.2.1 实验原理
        6.3.2.2 实验结果
        6.3.2.3 仿真结果分析
    6.4 绿色磨削工艺优化方法
    6.5 本章小结
第7章 磨削工艺绿色度评价系统开发
    7.1 系统开发概述
        7.1.1 需求分析
        7.1.2 系统目标
        7.1.3 开发环境
        7.1.4 评价系统软件工作流程
    7.2 系统设计
        7.2.1 数据库结构设计
        7.2.2 数据库逻辑关系设计
        7.2.3 主要功能模块设计
    7.3 关键技术ADO接口
        7.3.1 ADO接口概述
        7.3.2 ADO接口的特点
        7.3.3 在VC++中应用ADO
    7.4 系统应用实例
    7.5 本章小结
第8章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 展望
参考文献
致谢
附录
攻读博士期间发表的论着、获奖情况及发明专利
攻读博士期间参与的科研项目

(6)高速外圆磨削热力耦合机理及其对表面完整性的影响(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
主要符号说明
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景与意义
    1.2 结构陶瓷高速磨削的发展及其局限性
        1.2.1 高速磨削技术的发展
        1.2.2 高速磨削的关键技术
        1.2.3 结构陶瓷及其应用价值
        1.2.4 结构陶瓷的特性及高温行为
        1.2.5 结构陶瓷高速磨削技术的相关研究
        1.2.6 结构陶瓷高工件速度磨削技术的研究
        1.2.7 有待深入研究和实践的问题
    1.3 论文研究目的、内容和思路
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 研究思路
    1.4 本章小结
第2章 陶瓷材料高速磨削脆延性转变机理及其表征研究
    2.1 磨削特征分析
        2.1.1 磨削过程几何接触行为的描述
        2.1.2 磨削成屑过程的识别
        2.1.3 磨粒接触作用特征的分析
    2.2 热力耦合作用下陶瓷磨削有限元仿真及机理研究
        2.2.1 完全热-力耦合的有限元分析及其计算模型
        2.2.2 SiC材料本构模型
        2.2.3 SiC材料状态方程
        2.2.4 SiC材料损伤演化的失效屈服准则
        2.2.5 热力耦合作用下SiC脆性去除机理的FEM仿真结果
    2.3 高速磨削热与力耦合作用及其对陶瓷的增韧效应研究
        2.3.1 传统单颗磨粒临界切削深度判据及其缺陷分析
        2.3.2 高速磨削力作用对SiC陶瓷的增韧机理
        2.3.3 高速磨削热作用对SiC陶瓷的增韧机理
        2.3.4 SiC高速磨削热力耦合增韧机理的FEM和实验验证
    2.4 本章小结
第3章 高速外圆磨削实验方案设计及装置研发
    3.1 高速磨削实验目的和实验方案设计
        3.1.1 高速外圆磨削实验目的
        3.1.2 实验用的试件材料
        3.1.3 高速外圆磨削机床及实验环境构建
        3.1.4 砂轮和砂轮修整工艺的确定
        3.1.5 实验条件和工艺参数
    3.2 外圆磨削力热的测试方法及装置研制
        3.2.1 外圆磨削力测试方法及装置研发
        3.2.2 外圆磨削温度测试方法及装置研发
        3.2.3 磨削力、热同步测量的必要性及关键技术
    3.3 磨削表面扫描电镜(SEM)检测与延性度量化方法的建立
    3.4 亚表面层裂纹损伤检测技术
    3.5 基于X射线衍射法的物相分析技术
    3.6 误差分析
    3.7 本章小结
第4章 SiC高速外圆磨削力、热演变规律及特征分析
    4.1 磨削力随工艺参数的演变规律及特征分析
        4.1.1 砂轮速度对磨削力的影响机制
        4.1.2 恒材料去除率的磨削力特征分析
        4.1.3 恒切屑厚度的磨削力特征分析
        4.1.4 SiC高砂轮速度高工件速度外圆磨削力数学建模
        4.1.5 双主应力与脆性材料可磨削性指数G
    4.2 SiC高砂轮速度高工件速度磨削能量演变规律及特征分析
        4.2.1 材料去除方式对比磨削能的作用机制
        4.2.2 SiC高砂轮速度高工件速度磨削能量分配研究
        4.2.2.1 磨屑动能计算及特征分析
        4.2.2.2 脆性断裂能计算及特征分析
        4.2.2.3 塑性耕犁能计算及特征分析
        4.2.2.4 比摩擦能随磨削温度的变化规律及特征分析
    4.3 SiC高砂轮速度高工件速度磨削温度演变规律及特征分析
        4.3.1 砂轮速度对工件表面磨削温度的影响机制
        4.3.1.1 高速磨削温度演变规律(Salomon曲线)验证实验
        4.3.1.2 基于滑动成屑模型解析Salomon曲线(温度随v_s上升区域)
        4.3.1.3 基于平衡温度理论解析Salomon曲线(温度达到最高值)
        4.3.1.4 基于接触层理论解析Salomon曲线(温度随v_s下降区域)
        4.3.2 工件速度对磨削温度的影响机制
        4.3.3 磨削刃尖点最高温度和温度梯度分析
    4.4 本章小结
第5章 基于工件表面温度的热分配比计算研究
    5.1 工件热分配比R_w传统计算方法的适用性分析
    5.2 基于工件表面温度的工件热分配比R_w计算法(R_w-WST)
        5.2.1 基于工件表面温度的工件热流强度q_w计算
        5.2.2 Gauss-Seidel迭代法运算流程解析
        5.2.3 R_w-WST在陶瓷SiC高速外圆磨削中的可行性验证
    5.3 基于R_w-WST的Rw经验模型及控制R_w的措施
    5.4 SiC磨削热传导微观机理及其对R_w的影响分析
    5.5 本章小结
第6章 SiC高速磨削表面完整性度量及控制方法研究
    6.1 高速磨削工艺对磨削表面形貌影响的研究
        6.1.1 冷却液及砂轮速度对磨削表面的影响
        6.1.2 高速磨削磨屑形貌对磨削表面形貌的影响
        6.1.3 高砂轮速度高工件速度磨削对工件表面形貌的影响
    6.2 SiC高砂轮速度高工件速度磨削表面残余应力特征研究
        6.2.1 工艺参数对表面残余应力的影响机制与特征分析
        6.2.2 残余应力的定向性特征分析
        6.2.3 SiC高速磨削弧区残余应力建模
    6.3 SiC陶瓷磨削中材料剧变研究
        6.3.1 SiC陶瓷高速磨削中相变问题的提出
        6.3.2 SiC陶瓷磨削中相变的环境
        6.3.3 基于X射线衍射法对SiC陶瓷磨削中相变分析
        6.3.4 高砂轮速度高工件速度磨削对相变的抑制作用
    6.4 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 本文的主要结论
    7.2 本文的创新点
    7.3 研究展望
参考文献
攻读学位期间参与的科研项目及所发表的学术论文
致谢

(7)磨削工件表面射流冲击冷却研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 磨削加工技术概述
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 磨削气流场研究
    1.4 磨削冷却技术研究
第二章 空气射流冲击冷却的数值模拟
    2.1 数值模拟的计算方法
        2.1.1 基本控制方程
        2.1.2 湍流模型
        2.1.2.1 标准 k 湍流模型
        2.1.2.2 RNG k - 湍流模型
        2.1.2.3 Realizable k 湍流模型
        2.1.2.4 SST k 湍流模型
    2.2 数值模拟的基本模型和设定
        2.2.1 基本模型
        2.2.2 边界条件设定
    2.3 数值模拟结果及分析
        2.3.1 旋转盘旋转效应与射流冲击的耦合分析
        2.3.1.1 流动特征
        2.3.1.2 表面对流换热特征
        2.3.2 旋转盘转速的影响
        2.3.3 射流冲击速度的影响
        2.3.4 射流冲击距离的影响
        2.3.5 射流冲击角度的影响
        2.3.6 射流冲击温度的影响
    2.4 本章小结
第三章 空气射流冲击冷却的实验研究
    3.1 实验系统介绍
        3.1.1 动力系统
        3.1.2 实验工件
        3.1.3 加热系统
        3.1.4 冷却系统
        3.1.5 测量系统
    3.2 实验条件
    3.3 实验结果及分析
        3.3.1 旋转盘旋转速度的影响
        3.3.2 射流冲击速度的影响
        3.3.3 射流冲击角度的影响
        3.3.4 射流冲击距离的影响
        3.3.5 射流冲击温度的影响
    3.4 本章小结
第四章 喷雾射流冲击冷却的实验研究
    4.1 实验系统介绍
    4.2 实验条件
    4.3 实验结果及分析
        4.3.1 旋转速度的影响
        4.3.2 水气比的影响
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文的研究结论
        5.1.1 空气射流冷却的数值研究
        5.1.2 空气射流冷却的实验研究
        5.1.3 喷雾射流冷却的实验研究
    5.2 未来的工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文

(8)磨削加工表面烧伤机理及仿真研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景
    1.2 磨削烧伤的识别及检测方法
    1.3 磨削烧伤的研究现状
        1.3.1 国内的研究现状
        1.3.2 国外的研究现状
    1.4 本课题研究的意义及主要内容
    1.5 本章小结
第2章 磨削烧伤机理理论研究
    2.1 磨削工艺方法概述
        2.1.1 磨削加工主要方法
        2.1.2 磨削工艺技术的发展趋势
    2.2 磨削烧伤理论分析
        2.2.1 磨削区磨削热的产生
        2.2.2 磨削区内温度分布场的理论研究
        2.2.3 磨削区温度过高引起磨削烧伤
        2.2.4 磨削烧伤对工件机械性能的影响
    2.3 普通磨削加工机理及其对磨削温度的影响
        2.3.1 磨削参数对磨削温度场的影响
        2.3.2 磨削过程的特点及磨屑的形成
        2.3.3 磨削过程中主要的磨削要素
    2.4 本章小结
第3章 磨削烧伤模型的建立及仿真
    3.1 磨削烧伤模型的建立
        3.1.1 磨削温度场热传导模型的理论分析
        3.1.2 实体烧伤模型的建立
    3.2 磨削参数和材料设定及加载
        3.2.1 材料的选取及性质
        3.2.2 基本模型的构建及相关设置
    3.3 温度场仿真结果分析
        3.3.1 各主要磨削参数的设定
        3.3.2 温度场及残余应力等结果分析
    3.4 本章小结
第4章 磨削温度场的数值仿真分析
    4.1 磨削区理论模型的建立
        4.1.1 塑性变形生热的理论解析
        4.1.2 摩擦生热数学模型的建立
    4.2 数值结果的仿真分析
        4.2.1 磨削基本参数的设置
        4.2.2 程序的编制
        4.2.3 仿真结果分析
        4.2.4 两种仿真的分析对比
    4.3 本章小结
第5章 单颗磨粒磨削仿真及优化
    5.1 单颗粒磨削烧伤仿真模型的建立
        5.1.1 二维几何模型的分析
        5.1.2 三维模型的建立
        5.1.3 单元网格的划分
    5.2 仿真结果分析
        5.2.1 分析约束及相关条件设置
        5.2.2 仿真分析结果的得出
    5.3 仿真后非磨削参数的优化方法及其探索
        5.3.1 砂轮主轴的振动对磨削区温度的影响
        5.3.2 砂轮钝化对磨削区温度的影响
        5.3.3 磨削液对磨削区温度的影响
        5.3.4 磨屑带走的热量对磨削区温度的影响
    5.4 本章小结
第6章 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 建议
参考文献
致谢

(9)基于虚拟现实的陶瓷结合剂CBN砂轮磨削研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及选题依据
        1.1.1 砂轮地貌的不规则性
        1.1.2 磨削条件参数对磨损影响的模糊性
        1.1.3 计算机图形学与仿真技术的快速发展
        1.1.4 仿真技术在制造业上应用日趋重视
    1.2 国内外磨削过程建模与仿真技术的发展及现状
    1.3 本课题主要研究内容
        1.3.1 陶瓷CBN砂轮建模原理分析与研究
        1.3.2 陶瓷CBN砂轮磨削理论研究
        1.3.3 陶瓷CBN砂轮磨削过程仿真系统开发
    1.4 本课题研究目的及意义
        1.4.1 本研究的目的
        1.4.2 本课题的意义
    1.5 论文的总体框架
第2章 基于虚拟现实技术建模与仿真理论
    2.1 虚拟现实技术概述
        2.1.1 VR技术基本概念及特点
        2.1.2 VR技术的研究现状
        2.1.3 VR技术的应用与前景
    2.2 VR仿真技术的发展
        2.2.1 VR与建模仿真的关系
        2.2.2 从传统仿真到VR仿真
        2.2.3 VR仿真技术的优点
        2.2.4 VR仿真技术的特殊功能
    2.3 VR仿真建模的方法研究
        2.3.1 基于几何模型的虚拟建模方法
        2.3.2 几何建模的种类
        2.3.3 物体的几何描述
    2.4 VR仿真建模的实现工具
        2.4.1 OpenGL和C++
        2.4.2 VRML和Java/javascript
        2.4.3 Multigen Creator/Vega和C++
    2.5 本文开发工具的选择
    2.6 本章小结
第3章 陶瓷结合剂CBN砂轮建模
    3.1 OpenGL简介
        3.1.1 OpenGL的主要特点
        3.1.2 OpenGL的基本功能与操作
    3.2 虚拟CBN砂轮及工件的建模
        3.2.1 虚拟砂轮的建模
        3.2.2 集束CBN砂轮磨削理论
        3.2.3 集束大小的确定
        3.2.4 生成虚拟集束CBN砂轮模型
    3.3 虚拟工件的实体建模
    3.4 虚拟磨粒与工件的碰撞检测
        3.4.1 碰撞检测概述
        3.4.2 关键技术分析
    3.5 本章小结
第4章 陶瓷CBN砂轮磨削及磨损理论研究
    4.1 陶瓷CBN砂轮的材料特性
    4.2 磨削加工过程动态分析
    4.3 陶瓷CBN砂轮磨削过程中磨削力模型研究
        4.3.1 遗传算法原理和特点
        4.3.2 编码
        4.3.3 适应度函数
        4.3.4 遗传操作
        4.3.5 磨削力模型的建立
    4.4 CBN砂轮的磨损
        4.4.1 CBN砂轮的磨损形式
        4.4.2 CBN砂轮的磨损特征
    4.5 本章小结
第5章 磨削加工仿真系统开发
    5.1 仿真系统设计基本思路
    5.2 仿真系统开发的关键技术
        5.2.1 仿真系统框架体系
        5.2.2 磨削模型和参数的输入及存储管理
        5.2.3 图形处理
        5.2.4 数据的集中管理
    5.3 仿真系统开发流程
    5.4 基于MFC的虚拟磨削仿真系统开发
        5.4.1 基于单文档的OpenGL应用程序
        5.4.2 程序开发步骤
    5.5 虚拟磨削仿真系统
    5.6 仿真系统的仿真预测测试检验
        5.6.1 磨削条件及参数方案
        5.6.2 仿真结果
        5.6.3 磨削力的仿真分析
        5.6.4 工件表面情况的仿真分析
    5.7 本章小结
第6章 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 建议
参考文献
附录
致谢
攻读学位期间发表的论文

(10)单程平面磨削淬硬层预测及其摩擦磨损性能研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景与意义
        1.1.1 磨削淬火技术的工程背景
        1.1.2 磨削淬火技术的特点
    1.2 磨削淬火技术的发展及关键技术
        1.2.1 磨削淬火技术的发展概况
        1.2.1.1 磨削加工参数对磨削淬火技术的影响
        1.2.1.2 磨削淬火相变机理的研究
        1.2.1.3 磨削淬硬层的性能研究
        1.2.2 磨削淬火技术的关键技术
        1.2.2.1 磨削力的研究
        1.2.2.2 磨削弧区热量分配比例研究
        1.2.2.3 磨削温度场的研究
    1.3 磨削淬硬技术存在的主要问题
    1.4 本课题的主要研究内容
第2章 热量分配比与倾斜移动热源模型研究
    2.1 磨削淬火中热量分配比的研究
        2.1.1 磨削加工中热量传递关系
        2.1.2 磨粒与工件界面上的热量分配比
        2.1.3 磨屑与工件界面上的热量分配比
        2.1.4 热量分配比计算模型的建立
        2.1.5 磨削参数对热量分配比的影响
        2.1.5.1 磨削深度对热量分配比的影响
        2.1.5.2 工件进给速度对热量分配比的影响
        2.1.5.3 砂轮线速度对热量分配比的影响
    2.2 倾斜移动热源模型的研究
        2.2.1 热源模型的假设条件
        2.2.2 倾斜平面移动热源模型
        2.2.3 分析与讨论
        2.2.3.1 倾斜平面热源模型与平面热源模型的比较分析
        2.2.3.2 磨削参数对倾斜平面热源模型影响
        2.2.4 热源形状对倾斜移动热源模型的影响分析
        2.2.4.1 热源形状
        2.2.4.2 不同热源形状对倾斜移动热源的影响
    2.3 本章小结
第3章 基于概率统计的磨削力计算
    3.1 单颗磨粒的磨削力计算模型
        3.1.1 单颗磨粒的切削力计算模型
        3.1.2 单颗磨粒的滑擦力计算模型
    3.2 磨粒的数目统计
        3.2.1 磨粒高度的概率分布函数
        3.2.2 磨削弧内总的磨粒数
        3.2.3 磨粒的切入深度
        3.2.4 切削磨粒和滑擦磨粒的概率统计
    3.3 磨削力预测模型的建立
        3.3.1 总的切削磨粒产生的磨削力
        3.3.2 总的滑擦磨粒产生的磨削力
        3.3.3 总的磨削力计算
        3.3.4 磨削力计算流程图
        3.3.5 磨削力实例计算
    3.4 磨削加工参数对磨削力的影响分析
        3.4.1 砂轮粒度对磨削力的影响
        3.4.2 工件进给速度对磨削力的影响
        3.4.3 磨削深度对磨削力的影响
        3.4.4 砂轮线速度对磨削力的影响
    3.5 本章小结
第4章 磨削淬硬层性能的预测研究
    4.1 磨削淬火温度场的传热学模型
        4.1.1 热量的传递方式
        4.1.2 磨削淬火过程的传热学模型
    4.2 磨削淬火温度场的数学模型
    4.3 磨削淬火温度场的有限元模型
        4.3.1 稳态温度场的有限单元法
        4.3.2 瞬态温度场的有限单元法
    4.4 磨削淬火温度场的有限元数值模拟
        4.4.1 磨削淬火温度场的前处理
        4.4.1.1 单元类型与形函数的选取
        4.4.1.2 磨削淬火温度场的建模与网格划分
        4.4.2 磨削淬火温度场的加载和求解
        4.4.2.1 磨削热流密度的计算
        4.4.2.2 加载与求解
    4.5 磨削温度场的仿真结果与淬硬层的预测
        4.5.1 磨削温度场的仿真结果
        4.5.2 磨削淬硬深度的预测
        4.5.2.1 磨削淬硬现象的断定
        4.5.2.2 工件表层的淬硬层深度预测
        4.5.2.3 工件表层最大硬度值预测
        4.5.2.4 磨削淬硬层预测流程图
        4.5.3 磨削加工参数对磨削淬硬层深度的影响分析
        4.5.3.1 磨削深度对淬硬层深度的影响
        4.5.3.2 工件进给速度对淬硬层深度的影响
    4.6 本章小结
第5章 磨削淬火技术的实验研究
    5.1 干式磨削淬火实验研究
        5.1.1 实验材料
        5.1.2 磨削力测试方案
        5.1.3 磨削温度测试方案
        5.1.4 磨削力与磨削温度实验过程及实验参数
        5.1.5 实验结果
        5.1.5.1 磨削力的测量结果
        5.1.5.2 磨削温度的测量结果
    5.2 湿式磨削淬火实验研究
        5.2.1 湿式磨削淬火
        5.2.2 实验参数
    5.3 磨削淬硬层的显微硬度测量
        5.3.1 工件表面硬度测量
        5.3.2 淬硬层深度测量
        5.3.2.1 淬硬层深度的测试方法
        5.3.2.2 淬硬层深度预测值与测量值的比较
        5.3.2.3 不同冷却条件下磨削淬硬层深度的比较
    5.4 磨削淬硬层表面的扫描电镜
    5.5 磨削淬硬层表面的金相组织
    5.6 本章小结
第6章 磨削淬硬层的摩擦磨损特性
    6.1 磨削淬硬层摩擦磨损试验
        6.1.1 摩擦磨损试样的制备
        6.1.2 试验方案和测试
        6.1.3 摩擦磨损的评价指标
    6.2 磨削淬硬层摩擦磨损试验结果
        6.2.1 试验参数对磨削淬硬层的磨损率和摩擦系数影响
        6.2.1.1 滑动速度对磨削淬硬层的磨损率和摩擦系数影响
        6.2.1.2 试验载荷对磨削淬硬层的磨损率和摩擦系数影响
        6.2.1.3 滑动距离对磨削淬硬层的磨损率和摩擦系数影响
        6.2.2 磨削淬硬层的磨损表面特征
        6.2.2.1 滑动速度对磨削淬硬层的表面磨损影响
        6.2.2.2 试验载荷对磨削淬硬层的表面磨损影响
        6.2.2.3 滑动距离对磨削淬硬层的表面磨损影响
    6.3 磨削淬硬层的磨屑分析
    6.4 分析与讨论
    6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的论文、参加的课题及获得奖励
致谢
附件
学位论文评阅及答辩情况表

四、平面磨削温度场计算中的几个问题(论文参考文献)

  • [1]超高速磨削试验台数字化设计与仿真分析研究[D]. 关鹏. 东北大学, 2018(12)
  • [2]超细晶粒硬质合金磨削残余应力仿真与实验研究[D]. 瞿为. 湖南科技大学, 2017(10)
  • [3]大型曲面位姿自适应打磨装置与杯形砂轮磨削温度场研究[D]. 王瑞钦. 河北工业大学, 2016(02)
  • [4]磨床砂轮磨损及钝化程度在线检测[D]. 刘夏. 长春工业大学, 2016(12)
  • [5]基于聚类及ANFIS的磨削工艺绿色度评价方法研究[D]. 王宇钢. 东北大学, 2015(07)
  • [6]高速外圆磨削热力耦合机理及其对表面完整性的影响[D]. 倪嘉铭. 东华大学, 2014(03)
  • [7]磨削工件表面射流冲击冷却研究[D]. 刘波. 南京航空航天大学, 2013(02)
  • [8]磨削加工表面烧伤机理及仿真研究[D]. 李聪. 东北大学, 2011(05)
  • [9]基于虚拟现实的陶瓷结合剂CBN砂轮磨削研究[D]. 李晓亮. 东北大学, 2009(S1)
  • [10]单程平面磨削淬硬层预测及其摩擦磨损性能研究[D]. 张建华. 山东大学, 2008(05)

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平面磨削温度场计算中的几个问题
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