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1、高校软性磨粒流精密加工方法及其测控系统浙江工业大学博士学位论文高效软性磨粒流精密加工方法及其测控系统作者姓名:许京雷指导教师:计时鸣教授谭大鹏副教授浙江工业大学机械工程学院年月??‘.一.,.妒?、二:’‘‘,~一、一‘‘。.,~.一;警一.囊“‘之虬.。四叭九九洲四洲?●::一?一。:,:;浙江工业大学.学位论文原创性声明,魄加晦月哕日作者虢湃亏、锄学位论文版权使用授权书作者繇坪夸蟊吼讥年歹月日导师签名:砂妒拶日期沙莎歹月匆日一一、,,。。,,卜;;;;;;卜撼辫卜;卜∑一√.一畔、:、’浙江工业大
2、学学位论文原创性声明本人郑重声明:所提交的学位论文是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外,本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果,也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。嗍劢辟歹月矽日?名:呀旁毋学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子
3、版,允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于、保密口,在年解密后适用本授权书。/不保密口。请在以上相应方框内打“√”湃参为作者签名:日期:年歹月砑日导师签名:月纠日日期:莎浙江工业大学博士学位论文高效软性磨粒流精密加工方法及其测控系统摘要模具是工业产品生产用的重要工艺装备,其使用量大,影响面广,是高新技术产业发展的重要保证。在现代工业生产中,超过%的工业产品需要使用模具。结
4、构化表而模具限制了传统抛光工具与被加工表面的接触。磨粒流加工方法由于强粘度磨粒流的强阻力会破坏结构化表面,磨粒的往复运动加工形式无法做到随机的磨削,限制了其用于镜面级表面粗糙度的超精密加工。软性磨粒流加工方法可利用湍流的随机性引导磨粒进行随机磨削。为了提高软性磨粒流加工方法的效率,必须设计高效加工方法及测控系统,采用分离高压驱动方法,并对精密加工的全过程进行监控。研究了软性磨粒流加工方法,并对对液体和磨粒的运动情兄做出了模拟和分析。液体运动形态具有两个作用。一方面,对壁面施加法向应力和切向应力;另一方
5、面,液体运动形态也是磨粒运动的主要能量来源,决定了磨粒的运动形态。磨粒对多相流的影响程度可用颗粒质量载荷率、颗粒动量载荷率和颗粒体积分数三个概念确定,其中%和%是不同性质磨粒流的分界线。机油具有较大壁面压力和剪切力,更容易造成壁面结构破坏,适用于光整加工的粗加工阶段,用以大量去除材料,水则适用于光整加工的细加丁阶段。大直径磨粒获得的速度较大,适用于光整加工的粗加工阶段,直径较小的磨粒能在较长距离保持速度,有利于与工件表面突起进行连续接触,适用于细加工阶段。壁面处湍动能不为零,可引导磨粒做随机切削,提高
6、表面粗糙度。磨粒的材料去除和粗糙度的提高需依靠不同直径的磨粒。小直径磨粒对于液体流动的跟随性较好,利用液体的湍流运动的随机性,可以进行随机的微力微量的切削,加工的随机性有利于粗糙度的提高。大直径磨粒能和壁面长时间的刮擦,碰撞的次数也多于小直径磨粒,可以带来更好的材料去除率。对软性磨粒流高效加工方法及测控系统进行了全面分析。讨论了软性磨粒流的各种高效加工方法,并对分离送料方法及装置做了详细的说明。对测控系统的嵌入式操作系统的实时性和任务切换做了具体说明。阎液分离方式比固液混合方式更高效,可减少泵压力的浪
7、费和泵体的损坏,可提高输出压力到以上,分离式送料方法和装置使磨粒浓度可控,提高了加工效率。采用总线和嵌入式实时操作系统可以保证测控任务的实时浙江工业大学博士学位论文性。采用模糊控制系统,做到了液体和磨料的输出流量稳定,可将输出流量稳定在%。采用自律控制方法后,系统的可靠性大幅提高。液体流量和磨粒浓度按工段自动调节,满足了实际加工需求。对软性磨粒流的实验环节进行了研究。建立了电源和液源的一致性关系式,对液压、液流和液功推导了应用关系式。工作流道的能量需求属于高压高速小流量类型。在输送液体介质方面适合的泵
8、有离心泵和齿轮泵,输送固体介质方面,隔膜泵满足要求。实验表明,软性磨粒流加工粗糙度目前可以达到.。通过连续摄像验证了颗粒运动的轨迹及随机性。实验表明,采用高效加工方法及测控系统后加工效率可以提高%。关键词:结构化表面,软性磨粒流,测控系统,磨粒轨迹模拟,模糊控制,嵌入式系统本博士学位论文受国家自然科学基金项目.和浙江省自然科学基金重点项目.的资助。浙江工业大学博士学位论文,.?%.,.,..,.,,....,;,.,%%.,,...,,.,..塑坚兰些奎
