齿轮成形磨削加工热力耦合数值仿真研究

齿轮成形磨削加工为齿轮精加工工艺,在高速成形磨削加工过程中,会产生大量的热。一方面这些磨削热会在齿轮表面产生较高的温度,容易引起工件表面烧伤;另一方面磨削热会在工件表层产生梯度变化较大的温度场,从而形成磨削残余应力,造成工件表层金相组织变化,既会影响齿轮磨削加工的精度,也会影响齿轮使用的寿命。文章借助工程分析软件Abaqus和Matlab,基于磨削移动热源理论和三角形热源分布模型,通过磨削接触长度计算,建立了齿轮成形磨削三维温度场仿真模型;利用热-力耦合分析方法,得到齿轮磨削热应力和应变的数值仿真云图,实现齿轮成形磨削加工温度场及热变形的精确分析,对提高齿轮成形磨削加工精度具有一定的理论意义。     

钛合金材料超高速磨削湿式温度场的有限元仿真

在磨削工艺实验的基础上,运用有限元方法对钛合金超高速磨削湿式温度场进行了仿真, 分析计算了超高速磨削状态下钛合金磨削区的磨削热分配率.从而得出了钛合金主要磨削参数对湿式磨削温度场的影响趋势.     

防止和消除合金钢齿轮磨削裂纹的探讨

本文对18 CrNiWA、12CrNi3A、20CrMnTi等渗碳齿轮在磨削时产生裂纹的原因进行了探讨.进而选择适当的热处理工艺和磨削规范,改善磨削条件,就可以防止和消除磨裂,提高生产率.     

高硬度涂层磨削温度场的数值仿真和实验研究

采用数值仿真和实验研究相结合的方法,分析了WC-Co高硬度涂层磨削温度场.以矩形移动热源理论为基础,结合实验加工条件和工件材料性质,通过合理的假设简化,建立了金刚石杯形砂轮磨削WC-Co高硬度涂层材料的温度场数学模型,利用有限元方法对磨削温度场进行了数值仿真,提出了涂层磨削温度的实验测量方法并对涂层表面磨削温度进行了实验研究.实验结果与仿真结果基本一致,表明所提出的高硬度涂层温度场数值仿真和实验研究方法能比较真实地反映WC-Co涂层材料在磨削过程中的温度变化情况.     

基于ANSYS的石英玻璃超声振动辅助微磨削温度场研究

本文对脆硬材料的超声振动辅助微磨削温度场有限元仿真进行研究。首先建立了超声振动辅助微磨削的能量分配比模型,基于能量分配比模型得到进入工件的热流量;其次,为验证理论解析模型,基于ANSYS建立了超声振动辅助微磨削的有限元模型,采用APDL语言对超声振动辅助微磨削温度场进行三维有限元仿真,仿真结果直观地揭示了三维温度场的形态特征和趋势规律。最后研究分析了不同磨削参数下石英玻璃磨削温度场的变化规律和边界尺寸效应。     

基于ANSYS的石英玻璃超声振动辅助微磨削温度场研究

对脆硬材料的超声振动辅助微磨削温度场有限元仿真进行研究。首先建立了超声振动辅助微磨削的能量分配比模型,基于能量分配比模型得到进入工件的热流量;其次,为验证理论解析模型,基于ANSYS建立了超声振动辅助微磨削的有限元模型,采用APDL语言对超声振动辅助微磨削温度场进行三维有限元仿真,仿真结果直观地揭示了三维温度场的形态特征和趋势规律。最后研究分析了不同磨削参数下石英玻璃磨削温度场的变化规律和边界尺寸效应。     

18CrNi4A完全渗碳件在高温及高应变率下的塑性行为

为评估使用18CrNi4A钢齿轮在表面渗碳并磨削后的残余应力分布,从而达到改进工艺、延长寿命的目标,制备了完全渗碳的样件。并通过分离式霍普金森压杆（SHPB）试验,测试了样件在多种温度和应变率组合下的应力-应变数据,据之拟合出其Johnson-Cook（J-C）塑性本构模型,可用于描述18CrNi4A钢渗碳层在高应变率及高温条件下的动力学行为。采用该模型进行数值模拟的结果与试验的对比表明该塑性模型适用于磨削工艺的仿真模拟分析。      

难加工材料成形磨削烧伤研究

采用金相分析法，分析齿轮烧伤试件的表面温度分布状态，结合成形磨削齿条的模拟试验，研究成形磨削烧伤形成机理及影响因素，提出了避免成形磨削烧伤的工艺措施。研制出新的结构砂轮，应用结果表明，ＣＢＮ（立方氮化硼）断续内冷却缓磨工艺在难加工材料高效高精度成形磨削中具有广阔的应用前景。     

超声磨削单颗磨粒磨削温度预测与试验研究

为了解决单颗磨粒磨削下磨削区最高温度无法直接通过试验准确测得的问题,基于超声磨削单颗磨粒磨削力公式以及传热理论,推导超声磨削工艺下的热源强度计算公式,通过有限元软件计算单颗磨粒作用下超声磨削温度场分布以及磨削的最高温度,研究各项磨削参数对单颗磨粒磨削区最高温度的影响.给出一种测量磨削温度的测试方法,在同等磨削参数下,磨削区域平均温度的实测值与仿真结果相差在10%以内,验证了该超声磨削单颗磨粒磨削温度场仿真计算方法的正确性.     

小切深条件下磨削加工表面的温度场及表面完整性

基于矩形热源模型对小切深磨削加工表面温度场进行了建模及数值仿真.采用45钢作为工件材料,研究了磨削过程中不同磨削参数条件下工件表层温度场分布规律及表层金相组织特征.结果表明:在小切深条件下,磨削区的最高温度随着磨削深度的增加或者工件速度的降低而增大,磨削深度对表层最高温度的影响大于工件速度的影响;工件速度对表层温度梯度的影响大于磨削深度的影响,磨削区温度并未完全达到相变温度.     

磨削烧伤适应控制研究

本文提出以比磨削功率P_g作为磨削烧伤适应控制参数,推出了一种使用单板计算机的磨削烧伤适应控制系统,用以对磨削加工过程实行实时控制,以预测和避免磨削加工中烧伤现象的发生。     

磨削温度场通式及其计算机仿真分析

在分析并给出磨削温度场积分解析通式的基础上,编程实现了磨削温度场通式的计算机仿真·用户可以方便地通过修改仿真软件界面的磨削参数对话框中参数来模拟并自动生成各种磨削条件下的磨削温度分布图及主要参数对温度的影响规律曲线·这为定量地分析包括断续磨削温度在内的各参数对磨削温度的影响提供了依据,并为生产实践中正确设计诸如开槽砂轮的沟槽参数及合理选择磨削用量等提供了一定的参考依据·给出了一些算例和不同磨削工艺参数对磨削温度的影响规律·     

深切缓进给磨削烧伤实验研究

在磨削难加工材料的型面和沟槽中,较大的磨削深度导致磨削区温度较高,使工件表面发生烧伤.研究开展了一系列的深切缓进给磨削实验,分析不同磨削参数下工件的烧伤情况.同时,通过分析磨削时所消耗的磨削功率和磨削能,分析烧伤的原因,并提出判断工件烧伤的依据.     

定向凝固高温合金DZ4的磨削烧伤机理

为解决定向凝固高温合金ＤＺ４在磨削加工中极易发生的磨削烧伤问题,采用先进的测试方法,对磨削过程中磨削力,磨削温度、工件表面形貌、表面层残余应力分布、表面层显微硬度、表面层金相组织等变化规律进行了分析研究,揭示出该种新型高温合金材料磨削的烧伤机理,旨在为寻求优化的高效,高精度磨中工工艺提供理论及试验依据。     

石英玻璃微尺度磨削温度仿真与实验研究

建立了微磨削过程的传热模型,针对石英玻璃材料进行有限元仿真分析,探讨了微磨削过程中磨削热的分布情况,分析磨削用量对磨削温度的影响规律.利用粒度500#的微磨具对石英玻璃进行单因素磨削温度测量实验.仿真与实验结果表明:磨削区表面最高温度随切削深度的增大而升高,随磨削速度的加快而升高,实测最高磨削区温度仅为94.2℃,并没有出现磨削烧伤现象.     

GH4169磨削烧伤机理研究

以金相显微分析为主，结合磨削温度、磨削力的测量等基本实验方法，揭示ＧＨ４１６９材料磨削烧伤机理，研究表明，磨削弧区最高平均温度是引起磨削烧的直接因素，它与工件表面烧伤色斑，表面形貌特片，表层金相组织以及表层显微硬度分布之间具有确定的对应关系。磨削力比Ｆｎ／Ｆｔ可作为过程特征参量，进行磨削烧伤在线监测和预报，以控制磨削烧伤。     

新型点磨削砂轮磨削温度仿真实验

点磨削倾斜角α和新型砂轮粗磨区倾角θ的存在使得砂轮与工件接触区域发生变化,由线接触变为理论上的点接触,磨削区温度也随之发生变化.本文采用有限元法仿真点磨削温度,采用热电偶法测量磨削区温度,设计了五因素四水平L₁₆(4⁵)正交试验;通过极差分析,得出影响点磨削温度的主次因素为:粗磨区倾角θ>磨削深度a_○p>倾斜角α>进给速度v_○f>砂轮速度v_○s,降低磨削区温度的最优参数组合为:θ(20°),a_○p(0.01mm),α(1°),v_○f(0.6mm/min),v_○s(35m/s).最后采用单因素实验,验证仿真的正确性并且深入分析了各参数对点磨削温度的影响规律及原因.     

磨削烧伤在线辨识的理论研究

磨削烧伤是机械制造领域中的重要问题之一。它影响机器零件寿命和机器设备运行的稳定性与可靠性,迄今尚无在生产条件下适用的解决办法。本文提出了通过磨削火花温度在线辨识磨削烧伤,研制了光纤一红外测温仪,对磨削火花温度形成机理,统计特性,数学模型、频谱特性进行了系统的研究。研究结果证明磨削火花温度系统不是白噪声,而是宽平稳随机过程,它和工件与砂轮接触面温度有较好的相似性,故可以用于磨削烧伤在线辨识。     

块体金属玻璃微磨削加工的温度场仿真

建立单颗磨粒微磨削的正交切削模型和玻璃金属的本构关系方程,采用有限元工艺仿真系统对块体金属玻璃进行微磨削加工的温度场仿真,从而得到块体金属玻璃在微磨削过程中的温度以及温度变化趋势,进而观察其磨削温度是否达到块体金属玻璃的玻璃转变温度.因此,对玻璃金属磨削加工过程的温度仿真可以有效预测非晶表面是否有晶化现象的发生.改变微磨削加工参数,对块体金属玻璃的各个磨削区的温度变化趋势进行观察.通过仿真实验发现,块体金属玻璃的最高磨削温度发生在磨粒前刀面与磨屑接触的区域,即第二变形区.