摘要: 磨料流加工技术是一种相对较新的表面光整加工方法，通过压力的作用，流体磨料对工件表面进行微量切削。该技术最初开发用于航空航天事业，后被用作发动机行业，包括喷油器喷孔精加工。适当的磨料流加工过程可以改善喷孔表面质量和提高排放系数，然而... 展开 磨料流加工技术是一种相对较新的表面光整加工方法，通过压力的作用，流体磨料对工件表面进行微量切削。该技术最初开发用于航空航天事业，后被用作发动机行业，包括喷油器喷孔精加工。适当的磨料流加工过程可以改善喷孔表面质量和提高排放系数，然而，过量的过程会对喷孔产生副作用，导致喷孔的扩大，对发动机排放产生不利影响。基于此，大量的研究工作通过实验观察或分析得到定性结论，取得了一定的成果。但是由于磨料流加工参数的变化，导致喷嘴几何形状变化的过程是不完全清楚的。 本文在对国内外微细喷孔加工技术的研究现状进行充分调研的基础上，对磨料流加工微孔设备配置和结果测试、切削过程的数值模拟和加工工艺方面进行了深入的理论和实验研究，主要研究内容和方法以及结论如下: (1)基于磨料流加工技术的原理、技术组成、特点和影响因素，选取典型圆管工件中流体磨料的流动形态进行讨论，得出流体磨料在柱坐标下z向、r向、θ向的运动方程，并对单颗磨粒进行受力分析，建立了颗粒在工件壁面的碰撞模型，得出磨粒的有效运动模式是先压入微孔内表面然后犁削进行微量切削的结论，为后续微孔磨料流加工设备的配置和加工过程流体形态的仿真奠定了理论基础。 (2)通过对现有磨料流加工技术和微孔倒锥成形技术的理论分析和实验研究，选取了钻削打孔和后续磨料流光整加工的方式，来实现微孔的倒圆角、去毛刺和倒锥成形的目的，其中钻削工具选择数控机床和日本钨钢钻头，磨料流机床选择为单向流动机床，并对加工工件进行结构的有限元分析，得出工件变形在弹性变形范围的结论。最后通过扫描电子显微镜对微孔进出口直径进行测量，数字显微镜对剖开微孔进行锥度和表面轮廓测量，为微孔的尺寸和形状测量提供了实验支持。 (3)深入得研究了喷油嘴微细喷孔加工的相关理论及FLUENT流体动力学软件理论，然后选用液固两相流模型及可实现型湍流模型，进行了数值模拟仿真，得到了微孔加工过程中流体磨料的流线图。为了更直观得和定量得描述流体内部变量，以微孔为研究对象，得到颗粒相在微孔中流动时沿流动方向上壁面的压力以及速度分布图和曲线，为后续微量切削的计算提供了理论支持。 (4)描述了磨料流加工微孔的去除量和磨粒特性的关系方程，即表面光整加工中的切削经验公式PRESTON方程，并推导出了切削深度系数的算法。通过对比微孔计算锥度和测试锥度，误差在合理范围之内，验证了计算方法的合理性。对影响磨料流加工的不同因素做了多组实验，分析了不同入口流量和不同磨料粘度下颗粒相的压力和速度变化，并对各组微孔锥度进行了计算。经过多组实验对比，分析了磨料流加工工艺参数的变化对微孔成形的影响，为实际微孔的倒锥成形加工提供了参照。 收起