超声振动辅助车削微织构表面形成机理及其表面性能研究
发布时间：2022-02-28 21:54
表面织构化加工技术是改善表面性能、制备满足不同需求功能化表面的重要方式,近年来已经得到越来越多的关注和研究。虽然已有诸多加工方法应用于微织构表面的制备,但开发高效率、低成本、适用于大规模产业应用的织构化加工技术仍然是当前研究的重点和发展趋势。一维超声振动车削加工技术将传统车削加工与超声振动相结合,通过在切削过程中施加规律可控的超声振动以改变刀具切削运动轨迹,同时匹配合理的工艺参数,可简单直接、快速高效的在工件表面加工出具有凹坑等形貌特征的微织构,为功能化表面的制备提供了一种极具发展潜力的织构化加工方式。但目前关于一维超声振动车削加工微织构表面的研究尚少,相关理论与分析并不完善,因此,该表面织构化加工技术值得进行深入研究与开发。本文从理论分析、仿真预测以及实验验证三个方面,系统性研究了两种一维超声振动车削（进给方向超声振动车削和切深方向超声振动车削）制备微织构表面的加工机理以及工艺特性,主要研究内容以及结论如下:（1）针对一维超声振动车削的运动特点,进行了微织构表面加工运动学分析。建立了进给方向超声振动车削进给量及切削运动轨迹相位差方程,分析了切削刃在不同加工参数下的相邻切削运动轨迹状态...
【文章来源】：山东大学山东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 表面结构化加工技术
1.2.2 振动辅助切削加工
1.2.3 振动切削在微织构表面加工方面的应用
1.3 现有研究存在的问题
1.4 课题来源及主要研究内容
第2章 单向超声振动车削加工微织构表面运动学分析
2.1 进给方向超声振动车削加工微织构表面运动学分析
2.2 切深方向超声振动车削加工微织构圆柱表面运动学分析
2.2.1 加工条件
2.2.2 断续切削型几何运动模型
2.2.3 连续切削型几何运动模型
2.3 切深方向超声振动车削加工微织构端面运动学分析
2.4 本章小结
第3章 进给方向超声振动车削加工微织构表面仿真及实验验证
3.1 超声振动车削加工微织构表面形貌仿真建模
3.1.1 表面形貌仿真概述
3.1.2 刀具几何模型建立
3.1.3 空间坐标变换
3.1.4 超声振动切削运动方程
3.1.5 空间和时间离散化处理
3.2 进给方向超声振动车削加工表面形貌仿真预测
3.3 进给方向超声振动车削加工微织构表面实验验证
3.3.1 实验平台搭建与方案设计
3.3.2 实验结果分析
3.4 本章小结
第4章 切深方向超声振动车削加工徽织构表面仿真及实验验证
4.1 断续切削型微织构圆柱表面形貌仿真预测分析
4.1.1 刀具后角对微织构形貌的影响规律
4.1.2 转速对微织构形貌的影响规律
4.1.3 切削刃圆角半径和进给量对微织构形貌的影响规律
4.2 连续切削型微织构圆柱表面仿真分析及实验验证
4.2.1 刀具参数及材料对微织构表面形貌的影响
4.2.2 振动切削参数对微织构表面形貌的影响
4.3 切深方向超声振动车削加工微织构端面仿真分析及实验验证
4.3.1 微织构端面形貌仿真预测
4.3.2 实验验证与分析
4.4 本章小结
第5章 切深方向超声振动车削加工微织构表面性能研究
5.1 不同刀具后角制备的微织构圆柱表面润湿性能研究
5.1.1 试样准备与实验方案
5.1.2 实验结果分析
5.2 微织构表面摩擦磨损性能研究
5.2.1 试样制备
5.2.2 表面粗糙度
5.2.3 表面微观组织
5.2.4 摩擦实验方案
5.2.5 摩擦实验结果与分析
5.3 本章小结
第6章 结论及展望
6.1 结论
6.2 课题研究的创新点
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间所发表的学术论文及科研情况
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于非光滑表面的直升机尾舱门减阻技术[J]. 王之良,陈平剑,胡偶. 南京航空航天大学学报. 2020(02)
[2]鲨鱼皮盾鳞结构减阻性能数值模拟[J]. 秦立果,孙红江,杨浩,曾群锋,张雅利,董光能. 中国科技论文. 2019(12)
[3]钛合金高速旋转超声椭圆振动侧铣削切屑特征和刀具磨损研究[J]. 刘佳佳,姜兴刚,张德远. 机械工程学报. 2019(19)
[4]表面织构激光加工技术研究现状分析[J]. 张娜,杨发展,刘绪超,刘国华,孙树峰. 工具技术. 2018(11)
[5]织构化表面改性及其在生物材料上的应用[J]. 秦立果,杨浩,刘斌,张辉,冯新安,张雅利,董光能. 表面技术. 2018(09)
[6]Analysis of Machinable Structures and Their Wettability of Rotary Ultrasonic Texturing Method[J]. XU Shaolin,SHIMADA Keita,MIZUTANI Masayoshi,KURIYAGAWA Tsunemoto. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2016(06)
[7]振动辅助铣削加工仿生表面研究[J]. 白利娟,张建华,陶国灿,沈学会,王金军. 中国机械工程. 2016(09)
[8]猪笼草内表面微观结构及其浸润性研究[J]. 张鹏飞,张德远,陈华伟. 农业机械学报. 2014(01)
[9]椭圆状微织构自润滑车刀切削性能试验[J]. 吴泽,邓建新,邢佑强,程洁,赵军. 农业机械学报. 2012(07)
[10]振动切削技术的研究与发展应用[J]. 周丽丽,张平宽,王慧霖,张宗彩. 煤矿机械. 2009(02)
博士论文
[1]二维椭圆振动辅助加工新方法及其装置的研究[D]. 王荣奇.吉林大学 2017
[2]基体表面织构化TiAlN涂层刀具的制备与应用的基础研究[D]. 张克栋.山东大学 2017
[3]超声振动辅助铣削鱼鳞状表面成形机理及表面性能研究[D]. 陶国灿.山东大学 2016
[4]超声振动辅助铣削加工技术及机理研究[D]. 沈学会.山东大学 2011
本文编号：3645645
【文章来源】：山东大学山东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 表面结构化加工技术
1.2.2 振动辅助切削加工
1.2.3 振动切削在微织构表面加工方面的应用
1.3 现有研究存在的问题
1.4 课题来源及主要研究内容
第2章 单向超声振动车削加工微织构表面运动学分析
2.1 进给方向超声振动车削加工微织构表面运动学分析
2.2 切深方向超声振动车削加工微织构圆柱表面运动学分析
2.2.1 加工条件
2.2.2 断续切削型几何运动模型
2.2.3 连续切削型几何运动模型
2.3 切深方向超声振动车削加工微织构端面运动学分析
2.4 本章小结
第3章 进给方向超声振动车削加工微织构表面仿真及实验验证
3.1 超声振动车削加工微织构表面形貌仿真建模
3.1.1 表面形貌仿真概述
3.1.2 刀具几何模型建立
3.1.3 空间坐标变换
3.1.4 超声振动切削运动方程
3.1.5 空间和时间离散化处理
3.2 进给方向超声振动车削加工表面形貌仿真预测
3.3 进给方向超声振动车削加工微织构表面实验验证
3.3.1 实验平台搭建与方案设计
3.3.2 实验结果分析
3.4 本章小结
第4章 切深方向超声振动车削加工徽织构表面仿真及实验验证
4.1 断续切削型微织构圆柱表面形貌仿真预测分析
4.1.1 刀具后角对微织构形貌的影响规律
4.1.2 转速对微织构形貌的影响规律
4.1.3 切削刃圆角半径和进给量对微织构形貌的影响规律
4.2 连续切削型微织构圆柱表面仿真分析及实验验证
4.2.1 刀具参数及材料对微织构表面形貌的影响
4.2.2 振动切削参数对微织构表面形貌的影响
4.3 切深方向超声振动车削加工微织构端面仿真分析及实验验证
4.3.1 微织构端面形貌仿真预测
4.3.2 实验验证与分析
4.4 本章小结
第5章 切深方向超声振动车削加工微织构表面性能研究
5.1 不同刀具后角制备的微织构圆柱表面润湿性能研究
5.1.1 试样准备与实验方案
5.1.2 实验结果分析
5.2 微织构表面摩擦磨损性能研究
5.2.1 试样制备
5.2.2 表面粗糙度
5.2.3 表面微观组织
5.2.4 摩擦实验方案
5.2.5 摩擦实验结果与分析
5.3 本章小结
第6章 结论及展望
6.1 结论
6.2 课题研究的创新点
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间所发表的学术论文及科研情况
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于非光滑表面的直升机尾舱门减阻技术[J]. 王之良,陈平剑,胡偶. 南京航空航天大学学报. 2020(02)
[2]鲨鱼皮盾鳞结构减阻性能数值模拟[J]. 秦立果,孙红江,杨浩,曾群锋,张雅利,董光能. 中国科技论文. 2019(12)
[3]钛合金高速旋转超声椭圆振动侧铣削切屑特征和刀具磨损研究[J]. 刘佳佳,姜兴刚,张德远. 机械工程学报. 2019(19)
[4]表面织构激光加工技术研究现状分析[J]. 张娜,杨发展,刘绪超,刘国华,孙树峰. 工具技术. 2018(11)
[5]织构化表面改性及其在生物材料上的应用[J]. 秦立果,杨浩,刘斌,张辉,冯新安,张雅利,董光能. 表面技术. 2018(09)
[6]Analysis of Machinable Structures and Their Wettability of Rotary Ultrasonic Texturing Method[J]. XU Shaolin,SHIMADA Keita,MIZUTANI Masayoshi,KURIYAGAWA Tsunemoto. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2016(06)
[7]振动辅助铣削加工仿生表面研究[J]. 白利娟,张建华,陶国灿,沈学会,王金军. 中国机械工程. 2016(09)
[8]猪笼草内表面微观结构及其浸润性研究[J]. 张鹏飞,张德远,陈华伟. 农业机械学报. 2014(01)
[9]椭圆状微织构自润滑车刀切削性能试验[J]. 吴泽,邓建新,邢佑强,程洁,赵军. 农业机械学报. 2012(07)
[10]振动切削技术的研究与发展应用[J]. 周丽丽,张平宽,王慧霖,张宗彩. 煤矿机械. 2009(02)
博士论文
[1]二维椭圆振动辅助加工新方法及其装置的研究[D]. 王荣奇.吉林大学 2017
[2]基体表面织构化TiAlN涂层刀具的制备与应用的基础研究[D]. 张克栋.山东大学 2017
[3]超声振动辅助铣削鱼鳞状表面成形机理及表面性能研究[D]. 陶国灿.山东大学 2016
[4]超声振动辅助铣削加工技术及机理研究[D]. 沈学会.山东大学 2011
本文编号：3645645
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