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1、分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文氮化硅陶瓷精密磨削仿真及实验研究作者姓名：杨帆入学年份：2014年9月指导教师：吴玉厚教授学科领域：机械工程（专业学位）申请学位：工程硕士所在单位：机械工程学院论文提交日期：2017年3月论文答辩日期：2017年3月学位授予日期：2017年3月答辩委员会主席：孔祥伟答辩委员会组成：孔祥伟孙红李颂华石怀涛王展论文评阅人：硕士研究生学位论文摘要I摘要氮化硅陶瓷材料因具有优良的物理和化学性能，已经在航空、航天、通信、石油化工、电力、冶金、机械及现代生物医学等领域得到
2、了广泛的应用。由于陶瓷材料具有硬度高、脆性大等特点，使其在加工方面有很大的难度，为了满足工业界对陶瓷材料高精度、高表面质量、高效率和低成本的要求，有必要对陶瓷材料的加工机理和加工技术进行研究。本文采用超景深扫描电子显微镜对金刚石砂轮的表面形貌进行扫描，分析磨粒在砂轮表面的分布规律。根据砂轮表面磨粒分布状况，建立有限元三维仿真模型，通过仿真揭示在磨削过程中氮化硅陶瓷表面去除机理及瞬时应力变化情况，同时对磨削力进行预测。通过氮化硅陶瓷磨削力实验，对仿真结果进行验证，并探讨了不同工艺参数下磨削力的变化规律；应用有限元方法，
3、对氮化硅陶瓷磨削后工件表面形貌进行仿真研究，分析不同工艺参数(磨削深度和砂轮速度)对工件表面形貌的影响规律，并通过磨削实验进行验证。采用单因素及正交试验方法对氮化硅陶瓷磨削表面粗糙度进行实验研究，揭示磨削工艺参数对工件表面粗糙度的影响规律及程度，并获取了最佳工艺参数；对氮化硅陶瓷磨削中金刚石砂轮磨损进行实验研究，观测了金刚石砂轮磨削前后的表面状况，对磨粒磨损过程进行分析。对砂轮磨损机理进行研究，揭示了砂轮在陶瓷磨削中的磨损方式、磨粒的破碎形式。综上所述，本文通过仿真分析和实验研究相结合，分析了金刚石砂轮磨削氮化硅陶瓷
4、过程中加工条件及工艺参数对磨削力、试件表面质量等的影响，较深入地剖析了氮化硅陶瓷加工时的去除机理和金刚石砂轮磨损机理，完善了氮化硅陶瓷的加工理论，对提高我国工程陶瓷材料加工精度，推广陶瓷材料应用有重要的促进作用。关键词：氮化硅陶瓷；金刚石砂轮；表面质量；磨削力；砂轮磨损II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractⅢAbstractDuetoexcellentphysicalandchemicalproperties,theceramicmaterialhasbeenwidelyusedinmanyfi
5、elds,suchasaviation,aerospace,communications,oilchemical,electricpower,metallurgyandmodernbiologicalmedicineandotherfields.Becauseofhighhardnessandbigbrittleness,theceramicmaterialishardtomanufacture.Inordertomeetthehighprecision,highsurfacequality,highefficien
6、cyandlowcostforceramicproduction,itisnecessarytostudythemachiningtheoryandmachiningtechnologyofceramicmaterials.Thisthesisutilizedultra-depthscanningelectronmicroscopetoscanthesurfaceofdiamondgrindingwheelsandanalyzeabrasiveparticledistributiononwheelsurfaces.A
7、3Dfiniteelementsimulationmodelwasestablished,basedonthedistributionofabrasiveparticles,torevealtheremovalmechanismandtransientstressongroundsurfacesofSi3N4,andtopredictgrindingforce.Si3N4grindingforceexperimentswerecarriedouttovalidatesimulationresultsandtodisc
8、usseffectsofprocessingparametersongrindingforce.FiniteelementmethodwasusedtosimulatethegroundsurfacesofSi3N4ceramics,throughwhichdifferentprocessingparameters,i.e.grindingde
