基于磁粒研磨法去除群孔棱边毛刺的机理及实验研究

作     者：张国富 

作者单位：辽宁科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：焦安源

授予年度：2021年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：磁粒研磨 镍基高温合金 群孔 毛刺去除 

摘      要：孔类零件作为重要的零部件广泛应用于航空航天领域,但随着该领域对新材料和难加工材料需求的日益增加,使得制孔难度也不断提高。尤其是一些群孔类零部件,如应用发动机、散热器等关键位置的镍基高温合金群孔类零件,对孔的出口、入口毛刺和孔表面形貌等都有严格的要求。通常孔类零件的毛刺可利用传统打磨的方法去除,但对于直径小且密集的群孔零件而言,传统方案对孔棱边毛刺的去除质量和去除效率都很有限。针对这种现状,本文提出了基于磁粒研磨法去除孔棱边毛刺的思路,可凭借磁场力吸附磁性磨料这一物理特性实现对群孔棱边的柔性光整加工。本文通过有限元软件对镍基高温合金样板的钻孔过程进行模拟仿真,分析出毛刺类型。基于磁粒研磨加工机理规划出高效去除镍基高温合金群孔棱边毛刺的新方案,并以毛刺高度作为衡量指标,分析出磁粒研磨加工过程中不同工艺参数对群孔棱边毛刺的影响。该方案既可去除孔棱边毛刺,又可保证孔棱边不会因刀具刚性接触而带来损伤。主要研究内容如下:（1）对比了国内外毛刺去除的研究现状,提出了磁粒研磨工艺对群孔棱边毛刺去除的基本思路。（2）利用ABAQUS软件模拟了镍基高温合金样板的钻孔过程,分析出毛刺类型,针对不同的毛刺类型,基于磁粒研磨机理分析了磁性磨粒对孔棱边毛刺去除的特点,并提出了高效去除群孔棱边毛刺的可行性方案。（3）利用Maxwell软件进行了磁场的模拟,分析出磁极类型与开槽方式对磁场分布的影响;利用ADAMS软件进行了研磨轨迹的模拟,分析出轨迹参数与运动路径对棱边毛刺作用力的影响。（4）设计并进行了实验,以毛刺高度作为衡量指标,探讨了磁粒研磨加工过程中不同工艺参数对群孔棱边毛刺的影响,分析了磁极转速、磨料平均粒径这两个主要研磨参数的影响程度。经实验验证,得到了较佳的研磨工艺参数组合。