微磨料水射流加工高碱铝硅酸盐玻璃的仿真和实验研究

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1、硕士学位论文微磨料水射流加工高碱铝硅酸盐玻璃的仿真和实验研究SIMULATIONANDEXPERIMENTALSTUDYOFALKALI-ALUMINOSILICATEGLASSPROCESSEDBYMICRO-ABRASIVEWATERJET黄春辉哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TH162学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文微磨料水射流加工高碱铝硅酸盐玻璃的仿真和实验研究硕士研究生：黄春辉导师：李增强副教授申请学位：工学硕士学科：机械制造及其自动化所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨

2、工业大学ClassifiedIndex:TH162U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSIMULATIONANDEXPERIMENTALSTUDYOFALKALI-ALUMINOSILICATEGLASSPROCESSEDBYMICRO-ABRASIVEWATERJETCandidate：HuangChunhuiSupervisor：AssociateProf.LiZengqiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：

3、MechanicalManufacturingandAutomationAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着手机、平板电脑等电子设备的热销，对屏幕盖板玻璃的需求也日渐增长。目前，屏幕盖板玻璃主要使用高碱铝硅酸盐玻璃，这种玻璃材料具有很高的硬度和抗划伤性能，受到厂商和消费者的青睐。其切割方式主要是激光加工或刀轮切割，

4、这些加工方式各有不足之处。微磨料水射流加工技术是一种常用的冷加工技术，加工切口表面质量高，且无热影响区，这为屏幕盖板玻璃的切割提供了新思路。本文首先设计并搭建了微磨料水射流加工实验平台。微磨料水射流加工实验平台主要包括五个部分：用于提供高压水的供压系统、用于输送磨料的供料系统、用于将水的压力能转化为动能的喷射系统、用于控制喷嘴运动轨迹的运动控制系统以及辅助系统。本课题选择最大供压35MPa的增压设备作为供压和供料系统以及高精度、运动灵活的工业机器人作为运动控制系统，并设计喷射系统以防止泄漏。此外还设计辅助系统对射流的溅射进行控制以及对磨料进行回收利用。其次，

5、通过数值模拟对射流冲击工件前后的磨料分布进行仿真。仿真先分析了在本实验平台的压力下纯水射流冲击工件时的压力分布，确定了磨料在材料去除中起主要作用；之后对射流冲击工件前后的磨料分布进行仿真，获得了不同位置磨料的速度大小及冲击角度，以此为依据对工件的不同位置的材料去除过程进行分析：射流直径范围内的磨料对工件主要进行大角度的冲蚀，使工件表面产生裂纹，而裂纹的扩展将导致材料去除；射流直径范围外的磨料主要以小角度冲蚀工件，对工件表面造成微切削的作用。最后，通过实验对0.6mm厚的高碱铝硅酸盐玻璃进行切割加工和钻孔加工。通过改变加工参数分析磨料浓度和喷射靶距对切口尺寸的

6、影响趋势，实验结果显示磨料浓度和喷射靶距的增加均会增大切口尺寸。此外，通过实验现象和切口形貌对切口的形成过程进行分析，并指出加工时射流冲击切口之后的流向是微磨料水射流切割加工和钻孔加工的主要不同之处。关键词：微磨料水射流；高碱铝硅酸盐玻璃；数值模拟；加工实验-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththepopularityofelectronicdevicessuchasmobilephonesandtabletPCs,thedemandforscreencoverglassisalsoincreasing.Atpresent,alkal

7、i-aluminosilicateglass,whichhashighhardnessandscratchresistanceandisfavoredbymanufacturesandconsumers,ismainlyusedasscreencoverlens.Thiscuttingmethodofthismaterialismainlylaserprocessingorscribe-wheelcutting.Buttheseprocessingmethodshavetheirownshortcomings.Microabrasivewaterjet(MA

8、WJ)processingisacommonlyus