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磨料水射流光整加工技术作为一种新型的加工技术,因其独特优势而具有重要的研究价值和广阔的应用前景。论文通过对国内外磨料水射流技术研究及应用现状的分析,发现目前对磨料水射流切割技术的研究较多,而对磨料水射流光整加工技术的研究还很少。因此,论文主要对磨料水射流光整加工技术中的几个关键性技术问题进行研究: 以流体力学及磨料水射流相关理论为基础,对磨料水射流冲击金属材料的去除机理进行了分析研究。在对磨料粒子冲蚀理论研究的基础上,论文建立了磨料水射流光整加工单颗粒磨料粒子剪切冲蚀力学模型和单颗粒磨料粒子对金属等塑性材料去除体积模型。研究表明,要获得较好的表面加工质量,在磨料水射流冲蚀工件表面时,主要依靠犁耕、微切削来实现磨料粒子对工件表面的塑性剪切冲蚀过程;并基于Ansys workbench平台,利用液固两相流理论与冲蚀磨损理论,模拟分析了各工艺参数对工件的冲蚀率及冲蚀量的影响。 针对磨料水射流光整加工过程中磨料与水混合不均匀问题,对光整加工设备进行了改良:首先,针对负压式供料装置不能精确控制磨粒流量的缺陷,给出了可以精确控制磨粒流量装置设计的方案;其次,对于龙门式3坐标水切割机床不能满足工艺要求旋转一定角度,新设计了喷嘴旋转装置,从而为研究磨料水射流光整加工技术奠定基础。 采用L25(56)正交试验法,以影响磨料水射流光整加工表面质量(表面粗糙度)的程度为指标,对主要工艺参数进行研究。研究表明,为了取得较好表面光整加工质量,较优的工艺参数组合为射流压力(80MPa)、喷嘴移动速度(1200mm/min)、入射角度(45°)、靶距(15mm)、磨粒流量(80g/min)、磨粒尺寸(140目)。 在此基础上,以光整加工实验的方式,深入分析研究射流压力、喷嘴移动速度、入射角度、靶距、磨粒流量和磨粒尺寸对工件表面粗糙度影响的变化趋势;以及磨料水射流光整加工工件表面的硬度变化,并对不同入射角度参数下光整加工工件表面形貌进行了分析。