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面向模具曲面的磁性研磨加工技术研究

作　者: 邱腾雄
导　师: 阎秋生
学　校: 广东工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 磁性研磨模具曲面表面粗糙度磁感应强度仿真
分类号: TG580.68
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 111次
引　用: 3次
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内容摘要

在模具加工过程中,成形曲面的研磨抛光加工直接影响到制品的质量和模具的寿命。由于模具成形曲面的复杂性和多样化,大量的光整加工仍然需要手工加工完成,严重制约了模具行业的发展。磁性研磨加工方法由于具有较好的柔性和自适应性,在加工模具成形面方面具有独到的效果。本文在对磁性研磨加工过程中磁性磨粒受力、磁性研磨机理分析的基础上,通过理论分析和实验,对面向模具曲面磁性研磨加工的相关技术进行了研究和探索。基于静磁场理论,应用有限元分析软件Maxwell建立了电磁感应器仿真分析模型,对电磁铁芯直径、磁极工具形状、电磁铁芯悬伸量、加工区域磁场分布、励磁电流和加工间隙对于加工区域磁场的影响进行了系统的分析,并通过测量特征点磁场强度验证了仿真结果的可靠性,为电磁感应器的结构设计优化和磁性研磨实验提供了理论依据。基于仿真分析结果研制出了用于数控铣床的磁性研磨装置。运用正交实验方法采用混合磨料对平面进行了磁性研磨实验研究,分析了磨料配比、磁极转速、加工间隙、励磁电流、进给速度和加工时间等6个因素对加工表面粗糙度的影响,得出了各因子最优水平和各因子对磁性研磨加工的影响规律,实验结果表明,由于离心力作用混合磁性磨料不适用于采用工具旋转的磁性研磨加工方式。应用粘结磨料进行了磁性研磨加工实验和理论分析。针对平面研磨加工对磁感应强度、加工间隙、磁极转速、加工时间等影响表面粗糙度的因素进行了研究。工艺参数选用磁感应强B=1.2～1.4T,加工间隙1.2mm左右,磁极转速n=2500r/min,加工时间4min,可以获得较低的加工表面粗糙度。针对典型的凹曲面和凸曲面分别进行了磁性研磨实验研究,对磁感应强度、加工间隙、磁极转速、加工次数等因素对加工表面粗糙度的影响进行了分析。结果表明,凹面比凸面具有较低的表面粗糙度,工艺参数选择磁感应强度B=1.3T&1.2T,加工间隙1.0～1.5mm,磁极转速在n=2500r/min左右,工件表面在经过6～8次的往复研磨加工后可以获得较好的加工表面粗糙度。对模具的凹模、凸模进行了磁性研磨加工实验,针对于模具曲面研磨量不均匀问题,分析了影响曲面研磨量的主要因素,提出了从磁极形状和研磨轨迹等方面控制研磨量的方法,研究结果为磁性研磨加工技术在模具行业的推广应用提供了理论基础。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
CONTENTS  11-14
第一章绪论  14-21
  1.1 课题研究背景  14-15
  1.2 磁性研磨加工技术概述  15-19
    1.2.1 磁性研磨加工原理及其特点  15-17
    1.2.2 磁性研磨加工的国内外发展概况  17-19
  1.3 课题的来源及本文主要研究内容  19-21
    1.3.1 课题的来源  19-20
    1.3.2 课题的研究的主要内容  20-21
第二章磁性研磨加工机理研究  21-27
  2.1 磁性磨料磨粒的受力分析  21-23
  2.2 磁性磨料的磨削机理  23-26
    2.2.1 微量切削与挤压作用  23-24
    2.2.2 多次塑变磨损作用  24-25
    2.2.3 摩擦腐蚀磨损作用  25
    2.2.4 电化学磨损作用  25-26
  2.3 本章小结  26-27
第三章磁性研磨装置改造  27-44
  3.1 磁性研磨数控机床技术方案分析  27-30
  3.2 电磁场有限元计算的理论基础  30-32
    3.2.1 静磁场基础理论  30-31
    3.2.2 磁性磨料刷相对磁导率计算  31-32
    3.2.3 电磁感应器计算的边界条件  32
  3.3 电磁感应器的结构优化设计  32-43
    3.3.1 电磁铁芯直径参数仿真分析  33-35
    3.3.2 电磁铁芯工具磁极形状仿真分析  35-36
    3.3.3 电磁铁芯悬伸量的分析  36-38
    3.3.4 电磁感应器在加工状态下的仿真分析  38-39
    3.3.5 励磁电流对加工区域磁感应强度的影响  39-40
    3.3.6 加工间隙对加工区域磁感应强度的影响  40-41
    3.3.7 磁感应强度测试与仿真结果分析  41-43
  3.4 本章小结  43-44
第四章平面磁性研磨加工实验研究  44-57
  4.1 混合磨料平面磁性研磨正交实验研究  44-48
  4.2 粘结磁性磨料磁性研磨实验  48-55
    4.2.1 实验装置及实验参数  48-49
    4.2.2 影响磁性研磨加工质量的主要工艺参数分析  49-50
    4.2.3 磁性研磨加工实验分析  50-55
  4.3 本章小结  55-57
第五章曲面磁性研磨加工实验研究  57-71
  5.1 凹凸曲面磁性研磨实验  57-64
    5.1.1 实验参数  57-58
    5.1.2 曲面磁性研磨实验分析  58-64
  5.2 模具曲面的磁性研磨实验研究  64-69
    5.2.1 模具磁性研磨  64-65
    5.2.2 模具曲面研磨分析  65-68
    5.2.3 模具曲面研磨量均匀性探讨  68-69
  5.3 本章小结  69-71
总结与展望  71-74
参考文献  74-79
攻读硕士学位期间发表的论文  79-81
致谢  81

面向模具曲面的磁性研磨加工技术研究

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