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圆柱形疲劳试样V型缺口成形磨削工艺优化研究

圆柱形疲劳试样V型缺口成形磨削工艺优化研究

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作者：赵静雯郑州大学

学位级别：硕士

在机械结构疲劳的研究领域,应力集中(缺口问题)一直是抗疲劳制造的切入点与关键点,为了制造出寿命长、可靠性高和重量轻的关键零部件,赵振业院士首创了“无应力集中”的抗疲劳制造技术。成形磨削技术是国内外较为常用的一种加工复杂零... 详细信息

在机械结构疲劳的研究领域,应力集中(缺口问题)一直是抗疲劳制造的切入点与关键点,为了制造出寿命长、可靠性高和重量轻的关键零部件,赵振业院士首创了“无应力集中”的抗疲劳制造技术。成形磨削技术是国内外较为常用的一种加工复杂零件的特殊磨削加工技术,其高效精密的加工方式在抗疲劳加工制造领域中有着广泛的应用。本文通过对成形切入磨削V型缺口的加工过程进行分析,建立了磨削材料去除体积的理论模型,得到了恒材料去除率条件下径向进给速度随磨削深度的变化规律;建立了成形磨削力理论模型,完成了对9257B测力仪的改装和标定,通过磨削试验数据进行了磨削力模型的计算和验证;在WS11万能工具磨床悬臂式夹持工件的工况下,分析了磨削力对V型缺口形状的影响;粗糙度和残余应力作为抗疲劳表面变质层的重要评价指标,对疲劳寿命影响极大。因此,针对热处理后V型缺口的磨削加工工艺,主要探究了不同磨削工艺参数对缺口底部表面粗糙度和表层残余应力的影响。得到如下主要结论:(1)对外圆纵向磨削过程中材料去除率进行研究发现:粗磨过程中磨削参数的选用原则是根据磨削过程中单位砂轮宽度的材料去除率相同这一标准制定出来的,精磨过程中磨削参数的选用原则是根据磨削过程中材料去除率相同这一标准制定出来的,通过保证成形切入磨削V型缺口过程材料去除率不变,得到了径向进给速度随磨削深度的变化规律;(2)对成形磨削力理论模型进行计算和验证,得到法向磨削力和切向磨削力的平均误差分别为6.36%和9.10%,结果发现该理论模型具有较高的准确度,最大的法向磨削力对缺口底部的应力集中系数造成的误差为0.38%,验证了WS11万能工具磨床悬臂式夹持工件加工方式的合理性;(3)对热处理后的试样进行单因素试验和正交试验,采用灰色关联分析法对本文正交试验数据进行分析,结合单因素试验结果得到最佳工艺参数组合为:砂轮转速ns为6200 r/min,工件转速nw为600 r/min,砂轮径向进给速度vr为0.125mm/min,此时缺口底部的表面粗糙度值Sa为0.363μm,轴向残余压应力值σxx为-632.17MPa,切向残余压应力值σyy为-393.39MPa。

关键词：成形切入磨削材料去除率 V型缺口径向进给速度磨削力模型

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