异形截面孔磨粒流精密加工质量分析

doi:10.3969/j.issn.1004-132X.2021.17.007

中国机械工程 ›› 2021, Vol. 32 ›› Issue (17): 2063-2073.DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2021.17.007

异形截面孔磨粒流精密加工质量分析

李俊烨1，2;朱志宝1;张心明1;石广丰1;赵伟宏1，2;苏宁宁1

1.长春理工大学跨尺度微纳制造教育部重点实验室，长春，130022
2.长春理工大学重庆研究院，重庆，401135

出版日期:2021-09-10 发布日期:2021-09-28
通讯作者: 张心明（通信作者），男，1978年生，研究员、博士研究生导师。研究方向为精密和超精密加工技术。发表论文70余篇。E-mail：fstving@163.com。
作者简介:李俊烨，男，1981年生，教授、博士研究生导师。研究方向为精密和超精密加工技术、微纳加工制造技术和多相流技术。发表论文100余篇。E-mail：ljy@cust.edu.cn。
基金资助:
国家自然科学基金(51206011,U1937201);
吉林省科技发展计划(20200301040RQ);
吉林省教育厅“十三五”科学技术项目(JJKH20190541KJ);
长春市科技发展计划(18DY017)

Quality Analysis for Abrasive Flow Precision Machining of Special-shaped Holes

LI Junye1，2;ZHU Zhibao1;ZHANG Xinming1;SHI Guangfeng1;ZHAO Weihong1，2;SU Ningning1

1.Ministry of Education Key Laboratory for Cross-scale Micro and Nano Manufacturing，Changchun University of Science and Technology，Changchun，130022
2.Changchun University of Science and Technology Chongqing Research Institute，Chongqing，401135

Online:2021-09-10 Published:2021-09-28

摘要/Abstract

摘要： 采用磨粒流精密加工技术对异形截面深孔进行数值模拟及实验研究，通过大涡模拟方法对钛合金异形截面孔零件进行数值分析，并进行相关实验研究以揭示磨粒流抛光异形曲面的表面创成机理。磨粒流精密加工数值分析揭示了磨粒流动态压力、速度、磨粒对壁面压力和壁面剪切力对壁面作用规律，获得了异形截面孔内流向截面的漩涡位置分布与漩涡产生原因以及漩涡与磨粒相互作用关系。经过磨粒流精密加工后，异形曲面的表面粗糙度由Ra=7.136 μm、Rz=40.103 μm减小到Ra=1.822 μm、Rz=8.964 μm，异形截面孔内表面凸起、球化现象去除，表面质量明显改善，漩涡使异形曲面的表面质量得到大幅改善。

关键词: 磨粒流精密加工, 异形截面孔, 漩涡分析, 表面质量

Abstract: The abrasive flow precision machining technology was used to carry out numerical simulation and experimental research for the special-shaped deep holes.A large-eddy simulation method was used to numerically analyze the titanium alloy shaped hole parts，and related experimental studies were conducted to reveal the creation mechanism of the surface of the abrasive flow machining special-shaped curved surfaces. The study finds that: the effects of dynamic pressure，velocity，the pressure of abrasive particles on wall surfaces and the effects wall shear force on wall surfaces were revealed through numerical analysis of precision machining of abrasive flow.The vortex position distribution and the cause of the vortex as well as the interaction relationship between the vortex and the abrasive particles in the flow directional sections of the special-shaped section holes were obtained；After precision machining by abrasive flow，the surface roughness of special-shaped curved surfaces improves from Ra=7.136 μm，Rz=40.103 μm to Ra=1.822 μm，Rz=8.964 μm respectively.The protrusions and spheroidization on the inner surfaces of the shaped holes are removed，and the surface quality is significantly improved.The vortex greatly improves the surface quality of the special-shaped curved surfaces.

Key words: abrasive flow precision machining, special-shaped hole, vortex analysis, surface quality

中图分类号:

TP182

李俊烨, 朱志宝, 张心明, 石广丰, 赵伟宏, 苏宁宁. 异形截面孔磨粒流精密加工质量分析[J]. 中国机械工程, 2021, 32(17): 2063-2073.

LI Junye, ZHU Zhibao, ZHANG Xinming, SHI Guangfeng, ZHAO Weihong, SU Ningning. Quality Analysis for Abrasive Flow Precision Machining of Special-shaped Holes[J]. China Mechanical Engineering, 2021, 32(17): 2063-2073.

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