SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料銑磨加工及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、國內(nèi)圖書分類號：TG506.9國際圖書分類號：621學(xué)校代碼：10213密級：公開工學(xué)博士學(xué)位論文SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料銑磨加工及其關(guān)鍵技術(shù)研究博士研究生:都金光導(dǎo)師:李建廣教授申請學(xué)位:工學(xué)博士學(xué)科:機(jī)械制造及其自動化所在單位:機(jī)電工程學(xué)院答辯曰期：2014年9月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)摘要摘要SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料（簡稱SiCpAl)由于具有一系列優(yōu)良性能，已用于航空航天、先進(jìn)武器系統(tǒng)以及汽車等領(lǐng)域。隨著航空航天技術(shù)的發(fā)

2、展，對高體積分?jǐn)?shù)SiCpAl的需求越來越多，很多零部件剛度低，并帶有薄壁或深腔等復(fù)雜幾何特征。用硬質(zhì)合金刀具加工時，不僅刀具磨損比較嚴(yán)重，且易在工件邊棱處留下崩邊及刀具振痕，加工表面質(zhì)量難以保證。本文中使用的銑磨加工方法具有銑削適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)和磨削適用于硬脆材料加工的優(yōu)點，特別在由高體積分?jǐn)?shù)SiCpAl制作的小批量且形狀復(fù)雜、精度要求高以及薄壁件的加工中比普通切削具有明顯的優(yōu)越性，故對高體積分?jǐn)?shù)SiCpAl的銑磨加工及其相關(guān)技術(shù)的研宄具

3、有重要的理論意義和廣闊的應(yīng)用前景。在綜述SiCpAl加工現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，根據(jù)銑磨加工技術(shù)原理和特點以及SiCpAl的特性，設(shè)計了一種適用于高體積分?jǐn)?shù)SiCpAl加工的螺旋槽電鍍金剛石銑磨工具，通過正交實驗研宄了該銑磨工具幾何參數(shù)和工藝參數(shù)對銑磨力的影響規(guī)律。通過兩個典型零件加工實例進(jìn)一步驗證了本文中所使用的銑磨工藝方法以及設(shè)計的銑磨工具在加工高體積分?jǐn)?shù)SiCpAl時的可行性，實驗證明該銑磨工具可改善銑磨時的冷卻和排肩效果，提高高體積分?jǐn)?shù)S

4、iCpAl的加工效率?；趩晤w磨粒與SiCpAl中的增強(qiáng)相SiC顆粒相互作用模型，通過實驗研宄了銑磨SiCpAl的磨肩形成過程，并獲取了幾種不同形態(tài)的磨肩：彎曲狀磨肩、團(tuán)狀磨肩、片狀磨肩、條形磨肩和塊狀磨肩，并分析了相關(guān)的形成過程。借助單顆金剛石劃痕實驗與脆性斷裂力學(xué)理論進(jìn)一步解釋了SiC顆粒的去除機(jī)制。在對材料去除機(jī)制研宄的基礎(chǔ)上，考慮銑磨加工時SiC顆粒會產(chǎn)生斷裂破碎力，建立了SiCpAl的銑磨力模型，并通過銑磨加工實驗驗證了該模型

5、的正確性。基于該理論模型計算得到了切肩變形分力、摩擦分力和顆粒斷裂破碎分力隨切削速度、進(jìn)給速度和銑磨寬度工藝參數(shù)變化時各分力的所占比重。分析了SiCpAl已加工表面的形成機(jī)理與表面形貌特點，進(jìn)一步研宄了銑磨工具磨粒大小及加工參數(shù)等對表面形貌的影響特性，給出了SiCpAl銑磨加工表面粗糙度理論模型及該模型的使用條件，并通過實驗確認(rèn)了模型的有效性。從銑磨工具、材料去除方式以及工藝參數(shù)等方面分析了高加工質(zhì)量表面的條件，獲得了使用陶瓷結(jié)合劑金剛