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导流式悬浮液加工机理及工艺研究

作　者: 何剑敏
导　师: 计时鸣；洪滔
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 导流式抛光微动平台悬浮液工艺流程
分类号: TG664
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 11次
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内容摘要

模具在我国各行各业都有广泛的用途,也是必不可少的产品。模具表面粗糙度的高低决定了模具产品的好坏。在模具产业中,60%以上的模具型腔为自由曲面,而处理这样的曲面通常只能通过手工研磨的方法,且无法用机器代替,其强度高、效率低、质量也很不稳定。为提高模具型腔表面抛光的加工效率,本文基于流体动压理论、边界层理论以及可实现的k-ε湍流理论,建立导流式悬浮液加工动力学模型,提出一种应用导流模块改变悬浮液流场特性的悬浮液加工方法,其主要任务如下:1.查阅相关文献,了解包括弹性射流加工在内的悬浮液加工研究现状,提出导流式悬浮液加工。2.深入研究模具材料去除原理,基于普林斯顿方程并结合相关有限元流体仿真技术,分析不同工况下导流式悬浮液加工中压力与速度的变化情况,预测相应材料去除量以及抛光效果。3.通过有限元分析软件,改进抛光系统平台,消除信号干扰,提升动压检测系统稳定性;研发工件夹具单方向微动平台,解决工件微米级的进给难题;制作手动调节的导流模块;配制悬浮液,研究起泡、消泡知识,去除有害泡沫对实验的影响,提高磨粒有效撞击率。4.完成导流式悬浮液加工实验,标定动压检测放大系数,设置导流板安装位置,比较传统悬浮液加工与导流式悬浮液加工优劣,验证仿真实验中流体动压的影响趋势,研究实验工艺过程及导流板的具体位置对实验结果的影响。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 课题研究的背景和意义  10-11
  1.2 抛光方法发展及研究现状  11-13
  1.3 国内外研究现状  13-16
    1.3.1 弹性射流相关研究状况  14-15
    1.3.2 国内悬浮液加工研究现状  15-16
  1.4 本文研究的主要内容  16-17
第2章导流式悬浮液加工原理研究  17-34
  2.1 导流式悬浮液加工原理分析  18-21
    2.1.1 工件表面材料去除原理  18-19
    2.1.2 边界层分离原理  19-20
    2.1.3 导流式悬浮液加工原理  20-21
  2.2 导流式悬浮液加工理论研究  21-25
    2.2.1 流体速度及动压力数模分析  21-23
    2.2.2 可实现的k-ε模型理论  23-25
  2.3 加工区流场数值仿真研究  25-33
    2.3.1 抛光工具及相关材料性能研究  26-27
    2.3.2 导流式悬浮液加工与传统悬浮液加工分析  27-29
    2.3.3 抛光头转速对导流式悬浮液加工动压力的影响  29-31
    2.3.4 悬浮液黏度对导流式悬浮液加工动压力的影响  31-33
  2.4 本章小结  33-34
第3章抛光系统平台设计  34-49
  3.1 抛光系统平台概述  34
  3.2 工件夹具分析  34-38
    3.2.1 惠斯通电桥原理  34-36
    3.2.2 夹具有限元分析  36-38
  3.3 系统相关模块  38-42
    3.3.1 导流模块设计  38-39
    3.3.2 工件夹具单方向微动平台设计  39-40
    3.3.3 LABVIEW压力检测模块  40-42
  3.4 抛光头配模装置  42-43
  3.5 悬浮液成分与配制要求  43-47
    3.5.1 磨粒选择的要求  43-44
    3.5.2 起泡原因及消除泡沫的办法  44-45
    3.5.3 表面活性剂对泡沫的影响  45-47
    3.5.4 悬浮液配制过程  47
  3.6 本章小结  47-49
第4章导流式悬浮液加工实验研究  49-63
  4.1 流体动压线性标定  49-51
  4.2 导流板位置选择  51-54
    4.2.1 导流板位置方案  51
    4.2.2 位置方案实验论证  51-54
  4.3 传统悬浮液加工与导流式悬浮液加工对比  54-55
  4.4 转速与最小间隙对流体动压的影响  55-57
  4.5 导流式悬浮液加工实验工艺研究  57-61
    4.5.1 实验工艺研究  57-58
    4.5.2 导流式悬浮液实验研究  58-60
    4.5.3 工件表面结果  60-61
  4.6 本章小结  61-63
第5章总结与展望  63-65
  5.1 总结  63-64
  5.2 展望  64-65
参考文献  65-68
致谢  68-69
攻读学位期间主要科研成果  69

导流式悬浮液加工机理及工艺研究

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