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Al_2O_3陶瓷人工半髋关节股骨头精密磨削工艺研究

作　者: 吕阳
导　师: 李世普；陈晓明
学　校: 武汉理工大学
专　业: 材料学
关键词: Al2O3陶瓷 人工关节 砂轮 精密磨削 ELID磨削
分类号: TG580.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 94次
引　用: 1次
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内容摘要


本文研究Al2O3陶瓷人工半髋关节股骨头精密磨削工艺，为解决国内Al2O3陶瓷人工关节成型加工的技术难题提供了具有一定理论参考和实际应用的研究结果。 首先，在Al2O3陶瓷烧结制备工艺中，通过常压烧结并配合严格的升温制度，分别进行了Al2O3陶瓷的预烧结和烧结，制备了精密磨削加工所需的高纯Al2O3陶瓷，保证了最终人工关节产品的组织性能。 本文通过对精密磨削机理和砂轮电解镜面磨削机理（ELID）的研究，解决了传统金刚石砂轮磨削中砂轮钝化和堵塞而使磨削状态恶化，陶瓷材料出现崩裂和加工变质层，导致被加工表面质量缺陷的问题。应用ELID磨削法，在电解液和磨削液的共同配合下，在磨削过程中不断对铸铁基砂轮进行电解，润滑和冷却，使其始终保持最佳磨削状态，从而逐步将Al2O3陶瓷材料加工成镜面。 通过对ELID机理的研究，设计了一套Al2O3陶瓷人工半髋关节股骨头磨具和ELID精密磨削加工工艺流程。在此基础上，确定了磨具的结构，基体和结合剂，对金刚石磨料的粒度，浓度对磨削加工表面粗糙度的影响也进行了初步的研究。 本文自主设计了Al2O3陶瓷人工半髋关节股骨头磨具的机械联接传动系统。该系统能实现φ28～φ32系列Al2O3陶瓷人工半髋关节股骨头的机械化磨削，并能完成从粗磨，精磨到抛光的整个工艺流程，解决了因工艺分散导致的加工误差。通过完成较高效率的精密磨削加工后，股骨头表面粗糙度可达到Ra0.1，为国内人工关节的产业化提供了必要的技术支持。

全文目录


第一章 引言  6-16
  1.1 人工关节材料的生物学要求  6-7
    1.1.1 生物相容性  6
    1.1.2 生物力学相容性  6-7
    1.1.3 生物结合性  7
  1.2 人工关节的设计目标  7
  1.3 课题来源和研究的意义  7-9
    1.3.1 课题来源  7
    1.3.2 课题研究的意义  7-9
  1.4 国内外研究现状分析  9-14
    1.4.1 精密和超精密磨削  10-11
    1.4.2 高效磨削  11-12
    1.4.3 磨削自动化和智能化  12-13
    1.4.4 形成了系统工程  13-14
  1.5 本课题所解决的关键问题  14-16
第二章 Al_2O_3陶瓷的烧结制备  16-29
  2.1 Al_2O_3陶瓷原料的准备  16-17
  2.2 Al_2O_3陶瓷的烧结添加剂  17-20
    2.2.1 添加剂的选取  17-19
    2.2.2 添加剂的作用  19-20
  2.3 Al_2O_3陶瓷的制备工艺  20-29
    2.3.1 Al_2O_3陶瓷制备工艺流程  20-22
    2.3.2 Al_2O_3陶瓷烧结工艺  22-29
第三章 精密磨削机理  29-37
  3.1 磨粒切削刃的形状与分布  29-32
    3.1.1 磨粒切削刃的形状  29-31
    3.1.2 磨粒切削刃的分布  31-32
  3.2 磨削机理  32-37
    3.2.1 精密磨削机理  32-33
    3.2.2 ELID磨削机理  33-37
第四章 Al_2O_3陶瓷的ELID磨削加工工艺  37-51
  4.1 磨具设计  37-46
    4.1.1 磨具的形状  37-39
    4.1.2 磨具的基体  39-41
    4.1.3 磨具的结合剂  41-42
    4.1.4 磨具的磨料  42-46
  4.2 ELID磨削加工工艺  46-51
    4.2.1 磨削工艺流程  46-47
    4.2.2 磨削用量选择  47-49
    4.2.3 磨削液选择  49-50
    4.2.4 电解电源  50-51
第五章 磨具机械联接传动系统设计  51-57
  5.1 系统装配图  52
  5.2 机械联接系统设计  52-53
    5.2.1 砂轮座  53
    5.2.2 固定杆  53
  5.3 机械传动系统设计  53-57
    5.3.1 转动杆  53
    5.3.2 滚动导轨  53-55
    5.3.3 摆动液压马达  55-57
第六章 结论  57-58
参考文献  58-61
致谢  61-62
附录  62-73

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属切削加工及机床 > 磨削加工与磨床 > 一般性问题 > 磨削加工工艺
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