【摘 要】
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随着科学技术的不断进步,制造业也有了更加明确的发展方向,这也对机械零件的精加工提出了更高的要求,如更高的加工效率、更好的加工质量以及更低的生产成本。传统精加工技术难以实现具有复杂几何形状零件的光整加工,磨粒流加工技术很好的解决了这道难题。结合磨粒流的加工特点,以直齿内齿轮和斜齿内齿轮为模拟研究对象,采用大涡模拟计算方法,建立磨粒流加工内齿轮数值模型,考虑入口速度、入口压力、磨料浓度以及磨料粒径四个
【基金项目】
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国家自然基金科学委员会基金项目-基于力、热、流多物理耦合场的固-液两相流磨料流抛光机理数值模拟研究（51206011）； 长春市科技发展计划资助项目-复杂内曲面磨料流研抛机床及其关键技术研究（18DY017）； 吉林省科技发展计划项目-吉林省精密和超精密加工及装备制造技术创新团队（20200301040RQ）；
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随着科学技术的不断进步,制造业也有了更加明确的发展方向,这也对机械零件的精加工提出了更高的要求,如更高的加工效率、更好的加工质量以及更低的生产成本。传统精加工技术难以实现具有复杂几何形状零件的光整加工,磨粒流加工技术很好的解决了这道难题。结合磨粒流的加工特点,以直齿内齿轮和斜齿内齿轮为模拟研究对象,采用大涡模拟计算方法,建立磨粒流加工内齿轮数值模型,考虑入口速度、入口压力、磨料浓度以及磨料粒径四个参数条件,对内齿轮内部流道的壁面剪切力、静态压强、动态压强、磨粒速度矢量、磨粒颗粒压力以及流道涡旋分布等进行详细地分析和讨论,通过控制不同的加工工艺参数,揭示不同参数条件下磨粒流加工内齿轮的内在作用机制。仿真结果表明,在所选加工参数范围内,入口速度、磨料浓度数值越大,磨料粒径目数越小,直齿内齿轮的壁面剪切力越大,加工效果就越好;入口压力和磨料浓度越大,斜齿内齿轮壁面剪切力也就越大,表面质量越好。此外,以直齿内齿轮为试验研究对象,设计正交试验表并进行正交试验,试验结果表明:磨粒流机加工技术可以有效去除直齿内齿轮齿面毛刺、凹坑和凸起,降低齿面粗糙度,提高表面质量。采用极差分析法和方差分析法对试验数据进行分析与讨论,得到了最优的加工参数组合和不同因素影响加工的主次顺序。通过回归分析法构建回归方程,根据回归方程将计算所得的预测值与检测值作对比分析,验证了模型的有效性和准确性。通过数值模拟与试验结果分析了不同加工参数下磨粒流加工内齿轮的切削机制和加工规律,得到了磨粒流加工直齿内齿轮的最优工艺参数组合,检测到在最优工艺参数组合下的齿面粗糙度值为0.361μm,验证了磨粒流加工技术对内齿轮精密加工的有效性,为实际的内齿轮齿面加工的质量控制提供理论支持与数据参考。
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