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复杂曲面数值模拟与抛光工艺研究

作　者: 王志东
导　师: 徐泽宁
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 磁研磨有限元模拟分析加工装置轨迹
分类号: TG580.692
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

目前各种空间复杂曲面越来越多的应用到各个行业当中,比如飞机发动机的叶片、各种模具等。刚刚由数控机床加工出来的空间复杂曲面,难免会存在一些细小的毛刺以及凹凸不平等缺陷,这些毛刺以及凹凸不平会产生应力集中以及涡流效应,因此大大影响了叶片的使用寿命,因此如何除去这些缺陷已经成为了迫在眉睫的问题。本文利用磁研磨的方法来去除这些缺陷,并进行了数值模拟。本文从磁研磨技术的一些特点以及现在的一些常用的抛光手段对比出发,首先介绍了复杂曲面抛光的意义。着重介绍磁研磨技术的加工机理,以及在自由曲面加工中应用该技术所具有的一些优势。并以叶轮为例,采用ANSYS对叶轮进行数值模拟,分析出危险的截面。然后对研磨装置进行整体结构的设计,对电机、联轴器、机械手等进行选择,然后利用solidworks对整体进行三维建模。最后利用CAXA制造工程师对研磨头的运动路径进行模拟分析。最终得出结论:利用磁研磨技术可以很好的实现复杂曲面毛刺的去除,避免涡流效应以及减小疲劳破坏,具有很好的实用价值。

全文目录

中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1. 绪论  8-15
  1.1 磁研磨加工方法的发展历史  8-9
  1.2 磁研磨加工方法的特点  9-10
  1.3 叶轮抛光意义  10-11
  1.4 叶轮加工的方法  11-12
  1.5 其他抛光的方法  12-14
    1.5.1 电化学加工方法  12-13
    1.5.2 磁流变加工方法  13-14
    1.5.3 其他加工方法  14
  1.6 研究对象以及研究方法  14-15
2. 磁研磨概论  15-28
  2.1 磁研磨加工原理  15-18
  2.2 材料去除机理  18-21
    2.2.1 塑变磨损  19-20
    2.2.2 摩擦及腐蚀  20
    2.2.3 挤压与微量切削  20-21
  2.3 磁研磨技术在自由曲面加工中的应用  21-24
    2.3.1 自由曲面磁研磨简介  22-23
    2.3.2 针对曲面加工的磁研磨技术的加工原理  23
    2.3.3 磁研磨技术在曲面加工中的特点  23-24
  2.4 利用磁研磨技术去除毛刺  24-25
  2.5 研磨液在磁研磨技术中所起到的作用  25-26
  2.6 国外去除毛刺概况  26-28
3. 有限元模拟分析  28-42
  3.1 ANSYS 组成  28-30
    3.1.1 前处理  28
    3.1.2 求解模块  28-29
    3.1.3 后处理  29-30
  3.2 ANSYS 建模分析  30-41
  3.3 结果分析  41-42
4. 磁研磨加工装置结构设计  42-54
  4.1 步进电机的选择  42-45
    4.1.1 步进电机的分类  42-43
    4.1.2 步进电机的选择  43-45
  4.2 联轴器的选择  45-46
  4.3 机械手的选择  46-49
    4.3.1 机械手的构成  46-47
    4.3.2 机械手的类型  47
    4.3.3 本研究机械手的选择  47-49
  4.4 设备整体结构设计  49-54
    4.4.1 solidworks 特点  49-51
    4.4.2 三维实体模型的建立  51-54
5. 运动轨迹仿真  54-68
  5.1 CAXA 的相关功能简介  54-58
    5.1.1 曲面与实体建模相结合  54-55
    5.1.2 数控加工技术的高效和优质的特性  55-57
    5.1.3 知识加工采用了最新的技术  57
    5.1.4 操作界面采用windows 系统  57-58
    5.1.5 数据接口非常的流行而且丰富  58
    5.1.6 提供了2D 以及3D 的开发平台  58
  5.2 CAXA 制造工程师的特点  58-60
  5.3 轨迹生成  60-68
结论  68-69
参考文献  69-72
附录  72-86
致谢  86

复杂曲面数值模拟与抛光工艺研究

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