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高效率磁流变抛光技术的研究与应用

作　者: 陶晓峰
导　师: 张家梁
学　校: 东华大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 光学零件 磁流变抛光 磁流变抛光液 材料去除率 表面粗糙度 去除深度
分类号: TG175
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着激光核聚变、航空、航天、宇宙探测、军事侦察等高科技领域的发展,人们对光学零件的表面精度要求越来越高。在常规光学玻璃加工中,研磨、抛光是最常用的制造光滑镜面的方法,但是传统的抛光技术存在着效率低、精度不能满足现代光电技术发展的要求的问题。在过去的几十年里,磁流变液已被广泛的应用于各种工程领域,其性能也逐步提高。磁流变抛光技术(MRF)正是在磁流变液发展的基础上被提出的,是一种新兴的光学表面精密加工技术。随着人们对超精密抛光技术的深入研究和超光滑检测技术水平的提高,磁流变抛光技术以其优越的性能越来越受到广泛重视。本文主要做了以下几个方面的研究工作：1.研制磁流变抛光液。根据磁流变抛光的机理和特点,提出了适用于K9光学玻璃抛光的磁流变液的要求。根据这一标准,分析了磁流变抛光液各组成成分的作用原理及特性要求,由此确定了磁流变抛光液的各组成成分和配置工艺路线,成功研制了性能良好的磁流变抛光液。2.材料去除率实验研究。利用制备的磁流变抛光液进行材料去除实验,根据正交实验法以及单因素法的补充,得到了各因素对材料去除率的影响主次关系和影响规律,为材料去除的定量控制和磁流变抛光液的性能改良打下了基础。3.表面粗糙度实验研究。在相同的工艺参数水平下,利用制备的磁流变抛光液进行表面粗糙度实验,由正交实验法得到各因素对表面粗糙度的影响主次关系和影响规律,确定了性能最佳的磁流变抛光液型号。4.优化磁流变抛光液。根据对磁流变抛光液的初步应用实验的分析,在各因素的影响主次关系和规律的指导下,分别针对抛光效率和抛光质量,确定了磁流变抛光液的最佳配置。5.材料去除深度微观形貌初步研究。通过对定点抛光区域的材料去除率的分析和研究,得出了单位时间抛光区域的微观形貌。可以反映磁流变抛光“磨头”在光学玻璃表面驻留1分钟,对玻璃的材料去除情况,可以直观的观察材料去除率在空间上的分布。实际上,此单位时间抛光区域的微观形貌可以等价于抛光“磨头”的形状,也就是说相当于这样一个形状的抛光“磨头”在工件上对其表面起刮削作用,除去材料。从而为建立磁流变抛光的去除矩阵函数模型提供了依据,进而可实现复杂表面抛光的点位控制和面形修整。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 前言  11-12
  1.2 磁流变抛光技术国内外发展及研究现状  12-15
  1.3 高效率磁流变抛光技术的研究背景及意义  15
  1.4 论文的主要研究内容及章节安排  15-17
第二章 磁流变抛光机理分析及其装置实现  17-24
  2.1 光学零件的传统加工方法  17-19
  2.2 磁流变抛光机理  19-21
  2.3 磁流变抛光装置实现  21-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章 磁流变抛光液的研究  24-38
  3.1 磁流变液的研究与发展  24-26
  3.2 磁流变抛光液的性能要求  26-27
  3.3 磁流变抛光液的组成选取  27-33
    3.3.1 磁敏微粒选取  27-29
    3.3.2 基载液选取  29-31
    3.3.3 添加剂选取  31-32
    3.3.4 抛光磨粒选取  32-33
  3.4 磁流变抛光液的制备工艺路线  33-34
  3.5 磁流变液本构模型比较  34-37
    3.5.1 Bingham粘塑性模型  34-35
    3.5.2 双粘度模型  35
    3.5.3 Herschel-Bulkley模型  35-36
    3.5.4 其他模型研究  36-37
  3.6 本章小结  37-38
第四章 磁流变抛光液的初步应用及实验  38-63
  4.1 磁流变抛光的实验目的及实验条件  38-39
  4.2 实验工艺参数的选定  39-40
  4.3 材料去除实验及结果分析  40-57
    4.3.1 实验方案设计及结果  40-42
    4.3.2 对材料去除率影响的显著性水平分析  42-44
    4.3.3 抛光磨粒浓度对材料去除率的影响规律分析  44-46
    4.3.4 抛光磨粒粒径对材料去除率的影响规律分析  46-48
    4.3.5 磁敏微粒含量对材料去除率的影响规律分析  48-50
    4.3.6 材料去除深度微观形貌的初步研究  50-57
  4.4 表面粗糙度实验及结果分析  57-61
    4.4.1 实验方案设计及结果  57-60
    4.4.2 对表面粗糙度影响的显著性水平分析  60-61
  4.5 本章小结  61-63
第五章 总结与展望  63-66
  5.1 研究工作总结  63-64
  5.2 进一步的展望  64-66
参考文献  66-71
攻读硕士学位期间发表的学术论文和申请的专利  71-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 金属电抛光及化学抛光
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