氧化锆陶瓷插针加工工艺及材料去除机理研究

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1、中南大学硕士学位论文氧化锆陶瓷插针加工工艺及材料去除机理研究姓名：邓增君申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：郭淑娟20051101摘要在全光通讯中，光无源器件是构建全光通讯网络的重要基础，为了有效抑制光通讯网中的光损失，必须对光纤连接器进行超精密加工。本论文结合国家自然科学基金面上项目一一光纤连接陶瓷插芯亚微米制造加工界面摩擦学研究，对其中摩擦学参数与加工质量之间的规律进行了深入的研究，主要工作集中在两个方面：研磨过程材料去除机理和陶瓷插针内孔加工的工艺研究。研究从以下几个方面进行：首先，基于断裂力学和疲劳强度理论，对陶瓷材料磨削

2、过程中材料的去除机理进行分析；其次，在弹塑性力学理论的基础上，对金刚石磨粒研磨陶瓷插针内孔建立简化的数学模型；然后在对陶瓷材料去除机理研究的基础上，对磨削进行仿真分析，并且在自行研制的研磨实验台上，采用科学的实验方法和精密的测试手段，初步得出了研磨参数与加工质量之间的规律；最后在所检测到的数据的基础上，利用数学方法建立了陶瓷插针内孔研磨表面质量的粗糙度数学模型。此外，对实验中出现的新问题和难点，提出了一些思路。具体内容如下：1．通过研究磨粒对高硬、脆性材料的挤压去除机理的研究，得出了进行塑性去除的临界磨削条件，在对磨削过程材料去除机理研究的基

3、础上，利用通用有限元软件ANSYS对陶瓷插针的亚微米加工过程进行仿真分析，得到磨削过程切削层附近的应力分布，为高硬、脆性材料高质量加工参数的选择提供了理论上的指导。2．把陶瓷插针内孔的研磨过程简化为单颗粒的金刚石磨削，利用弹塑性力学和解析法建模的知识，建立了研磨工作界面的磨粒磨损模型。该模型能较好的反应磨削过程中各应力的变化规律及影响因素，对分析裂纹的产生机制奠定了数学上的基础，对于像磨削这样复杂过程的建模过程与方法做了有价值的工作。3．在查阅大量文献和实际调研的基础上，对陶瓷插针进行内孔的研磨实验，采用先进的数据处理方法，掌握了摩擦学参数与

4、表面加工质量之间的规律。并在批量实验数据的基础上得出内孔表面粗糙度的数学模型，工业上实际生产起到预测作用，有利于提高生产效率。关键词：陶瓷插针，去除机理，研磨，加工质量ABSTRACTInthefieldofopticfibrecommunication,thelightpassiveimplementsarethemostimportantfoundationsofsettingupthewholeopticfibrecommunicationnetwork,inordertorestrainthelossofthecommunicatio

5、nnetworkeffectively；wemustoperatehighprecisionprocesstothefiberopticconnector．Thispaper,combinedwitIltheNationalNaturescienceaidedfIlndprogramme--tribologyresearchontheinterfaceofopticfibreconnectorceramicferrulesub-micronmachining，givesadeepresearchontherulesthatthemachini

6、ngqualityaccompanieswithfrictionalparameters．Itmainlyconcentratesonthesimulationofgrindingprogressandmind吨experimentonceramicferrule．Thisstudyiscarriedonaccordingtofollowingsteps：firstly，baseduponthetheoryoffracturemechanicsandfatiguestrength,Imakeade印analyseontheremovalmec

7、hanismofceramicmaterials．Thenuponthetheoryofelastic-plasticmechanics，thesimplifiedmathematicalmodelofthe咖diIlgofceramicferrulewithdiamondisbuilt．Onthebaseofthestudyontheremovalmechanismofceramicmaterials，theemulationanalyseofgrindingisoperated．Withthescientificexperimentmet

8、hodsandexacttestmoans，Ifmdtheprimaryrulesthemachiningqualityaccompanyingwinlvariou