磨削淬硬加工毛刺形成及控制技术研究

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磨削淬硬加工是磨削加工与表面淬火的集成制造技术,具有节能、环保的特征与优势,其应用具有广阔的工程前景。本文基于磨削淬硬加工试验,系统开展了42CrMo钢磨削毛刺形成机理及其控制技术研究。本文主要研究内容和创新成果如下:(1)基于42CrMo钢磨削淬硬试验,对毛刺宏观形貌进行了观察和分析,系统揭示出磨削条件对两侧方向毛刺和切出方向毛刺的形成及其变化的影响,结果表明,磨削条件对两侧方向毛刺和切出方向毛刺的影响规律大体相似。两侧方向毛刺沿着工件长度方向可以分为三个不同分布区域,在不同分布区域毛刺具有不同的变化规律。(2)基于响应曲面法(RSM)分别建立了两侧方向毛刺和切出方向毛刺的预测模型,根据模型的方差分析和残差正态分布检验结果对所建模型进行了优化,并根据3D响应曲面图和等高线图分析了磨削参数对毛刺尺寸的交互影响以及毛刺尺寸对各磨削参数变化的敏感程度,最后在两种优化准则下对毛刺高度H、毛刺根部厚度B和磨削淬硬层厚度h进行了多目标优化,找出了两种优化准则下的最优磨削参数组合,并对优化结果进行了相应的试验验证。(3)基于磨削淬硬加工毛刺形成试验与理论分析,指出了毛刺形成与变化的主要影响因素,并按照少无毛刺加工基本原则,提出了工件倒角控制法、添加挡板控制法、工件叠加控制法和磨削参数优化法等多种毛刺控制方法,为磨削淬硬加工中毛刺的有效控制开辟了技术途径,具有一定的工程实用价值。本文所得研究成果丰富和完善了磨削淬硬加工表面完整性理论,具有重要的理论和实用价值。
摘要第5-6页
Abstract第6-7页
第一章 绪论第11-21页
    1.1 研究背景第11-12页
    1.2 磨削淬硬加工技术的研究进展第12-18页
        1.2.1 磨削淬硬加工技术的形成第12-13页
        1.2.2 磨削淬硬加工机理第13-15页
        1.2.3 磨削淬硬加工过程的建模与仿真第15-18页
    1.3 磨削淬硬加工及毛刺研究中尚存在的主要问题第18页
    1.4 本研究的主要内容及其意义第18-20页
    1.5 本章小结第20-21页
第二章 磨削淬硬加工毛刺形成的基础第21-32页
    2.1 磨削淬硬加工第21-27页
        2.1.1 磨削加工过程第21-22页
        2.1.2 磨削淬硬加工中的热-力耦合作用第22-24页
        2.1.3 磨削淬硬中的组织转变第24-27页
    2.2 金属切削毛刺形成的基础知识第27-31页
        2.2.1 典型的金属切削毛刺分类体系第27-29页
        2.2.2 磨削加工中的毛刺分类第29-30页
        2.2.3 毛刺与切屑的关系第30-31页
    2.3 本章小结第31-32页
第三章 磨削淬硬加工毛刺形成与变化的试验研究第32-49页
    3.1 试验系统和测量方法第32-36页
        3.1.1 试验材料及工件第32-33页
        3.1.2 数控磨床和砂轮第33页
        3.1.3 试验系统的构建第33-34页
        3.1.4 试样的制备第34-35页
        3.1.5 毛刺测量方法第35-36页
    3.2 试验方案设计第36-38页
        3.2.1 试验方案第36-38页
        3.2.2 砂轮修整方案第38页
    3.3 毛刺试验结果与分析第38-46页
        3.3.1 磨削深度对毛刺的影响第38-40页
        3.3.2 工件进给速度对毛刺的影响第40页
        3.3.3 磨削速度对毛刺的影响第40-41页
        3.3.4 磨削方式对毛刺的影响第41-42页
        3.3.5 工件原始组织对毛刺的影响第42-43页
        3.3.6 两侧方向毛刺沿工件长度方向的分布规律第43-46页
    3.4 毛刺宏观形貌分析第46-47页
    3.5 磨削淬硬层厚度的测量第47页
    3.6 本章小结第47-49页
第四章 磨削淬硬加工毛刺的基本形态及其形成过程第49-65页
    4.1 毛刺的基本形态分析第49-54页
        4.1.1 两侧方向毛刺基本形态分析第49-51页
        4.1.2 切出方向毛刺基本形态分析第51-54页
    4.2 毛刺形成过程分析第54-63页
        4.2.1 磨削淬硬中两侧方向毛刺的形成第54-56页
        4.2.2 磨削淬硬中切出方向毛刺的形成第56-63页
    4.3 本章小结第63-65页
第五章 两侧方向毛刺的预测模型及其参数优化第65-79页
    5.1 两侧方向毛刺预测模型的建立第65-66页
    5.2 两侧方向毛刺预测模型的方差分析和残差正态分布检验第66-69页
    5.3 两侧方向毛刺预测模型的优化第69-70页
    5.4 磨削用量对两侧方向毛刺的交互影响第70-74页
        5.4.1 磨削用量对毛刺高度H的影响第70-71页
        5.4.2 磨削用量对毛刺根部厚度B的影响第71-74页
    5.5 两侧方向毛刺预测模型的验证第74页
    5.6 两侧方向毛刺尺寸和磨削淬硬层厚度的多目标优化第74-78页
        5.6.1 优化分析第74-77页
        5.6.2 优化结果验证第77-78页
    5.7 本章小结第78-79页
第六章 切出方向毛刺数学模型的建立及其参数优化第79-87页
    6.1 切出方向毛刺数学模型的建立第79-80页
    6.2 切出端毛刺数学模型的方差分析及其优化第80-83页
        6.2.1 毛刺高度H预测模型的方差分析及其优化第80-81页
        6.2.2 毛刺根部厚度B预测模型的方差分析及其优化第81-83页
    6.3 磨削用量对切出方向毛刺的交互影响第83-86页
        6.3.1 磨削用量对毛刺高度H的影响第83-84页
        6.3.2 磨削用量对毛刺根部厚度B的影响第84-86页
    6.4 切出方向毛刺预测模型的验证第86页
    6.5 本章小结第86-87页
第七章 磨削淬硬加工毛刺的控制技术第87-93页
    7.1 磨削淬硬毛刺形成与变化的主要影响因素第87页
    7.2 磨削淬硬加工中毛刺的控制方法第87-92页
        7.2.1 工件倒角控制法第88-89页
        7.2.2 添加挡板控制法第89-90页
        7.2.3 工件叠加控制法第90-91页
        7.2.4 其他控制方法第91-92页
    7.3 本章小结第92-93页
第八章 研究总结与展望第93-96页
    8.1 研究结论第93-94页
    8.2 发展展望第94-96页
参考文献第96-106页
致谢第106-107页
攻读硕士学位期间发表的论文第107页
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论文编号ABS3692992,这篇论文共107页
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