预加热平面磨削工件强化层均匀性及变形研究

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1、学校代号10532学号S1502W0153分类号TG580密级公开工程硕士学位论文预加热平面磨削工件强化层均匀性及变形研究学位申请人姓名吴为培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称黄向明副教授刘国良高工学科专业机械工程研究方向精密制造工程论文提交日期2018年4月23日学校代号：10532学号：S1502W0153密级：公开湖南大学工程硕士学位论文预加热平面磨削工件强化层均匀性及变形研究学位申请人姓名：吴为导师姓名及职称：黄向明副教授培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：2018年04月23日论文答辩日期：2

2、018年05月28日答辩委员会主席：金湘中教授StudyontheUniformityoftheHardenedLayerandtheDeformationoftheWorkpieceinthePreheatingPlaneGrindingbyWUWeiB.E.(HunanUniversityofScienceandTechnology)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMecha

3、nicalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateProfessorHUANGXiangmingSeniorEngineerLIUGuoliangApril，2018预加热平面磨削工件强化层均匀性及变形研究摘要磨削强化技术是把磨削和热处理集成于一体的复合加工技术，其利用磨削过程中产生的热量对工件表面进行强化处理。预加热磨削强化主要通过导电预加热对工件进行温度补偿以提高磨削强化层的深度。本文以导电预加热平面磨削强化实验为基础，在40Cr工件切

4、入端加入304不锈钢垫片，利用304不锈钢具有电阻率大、导热系数小的特性，达到对工件切入端进行温度补偿的目的，从而提高磨削后沿工件磨削方向磨削强化层深度分布的均匀性和减小磨削后工件变形，其对磨削后提高工件表面精度具有重要意义。论文主要研究内容如下：（1）在导电预加热磨削基础上，研究了在工件切入端加不同厚度的304不锈钢对磨削后沿工件磨削方向磨削强化层深度分布均匀性的影响。实验结果表明：在工件切入端加304不锈钢，能达到对工件切入端进行温度补偿的效果，进而提高磨削后沿工件磨削方向磨削强化层深度分布的均匀性，且不同的不锈钢厚度对磨削后

5、工件磨削强化层深度影响不同，其中适当增加不锈钢厚度能提高磨削后工件磨削强化层均匀性。（2）在导电预加热磨削基础上，研究不同的预加热温度和304不锈钢厚度对磨削后工件变形的影响。实验结果表明：预加热磨削相对常温磨削能减少磨削后工件变形，其中在预加热磨削基础上通过在切入端加入304不锈钢垫片能进一步减少磨削后工件变形，且不同的不锈钢厚度对磨削后工件变形影响不同，适当增加不锈钢厚度能减小磨削后工件变形。（3）利用ANSYS有限元软件，建立了基于变磨削力的温度仿真模型，通过APDL命令流对工件进行温度场仿真，从而得到沿工件磨削方向磨削强化

6、层的深度分布情况，同时，在温度场仿真分析的基础上，采用热-力耦合有限元分析方法分析磨削后工件的变形情况，最后将上述仿真结果与实验结果进行比较。结果表明：基于变磨削力的温度和热-力耦合仿真模型能很好预测磨削强化层深度分布以及工件变形情况关键词：磨削强化层、预加热、强化层均匀性、工件变形、有限元仿真II工程硕士学位论文AbstractGrindingsurfacehardeningtechnologyisacompositemachiningtechnologyofintegratedgrindingandheattreatment,

7、whichusestheheatgeneratedduringgrindingtostrengthenthesurfaceoftheworkpiece.Thepreheatinggrindinghardeningismainlytoincreasetheworkpiecetemperaturebyconductingheatgeneration,soastoimprovethedepthofgrindinghardeninglayer.Basedonexperimentofplanegrindingintensifyingwith

8、conductivepreheating,the304stainlesssteelgasketwasaddedtotheentryendoftheworkpiece,sothatitcanachievethepurposeoftemperature