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模具型腔表面磁流变抛光技术研究

作　者: 龚晓俊
导　师: 鲁聪达
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 磁流变抛光模具抛光装置 ANSYS仿真参数优化
分类号: TG580.692
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着现代社会的不断发展,人们对工业产品的要求越来越高,这就对模具的制造工艺提出了更高的要求。在模具制造过程中,成型零件的加工是最为关键,因为成型零件的表面质量将直接影响着工业产品的最终质量。近年来,模具成型零件的型腔表面高质量抛光工艺需求已愈加迫切,而传统的抛光工艺因其自身的缺点和不足,已无法满足这一要求。为此,本文在分析磁流变液特性和磁流变效应的基础上,结合磁流变抛光和磁场辅助精密加工,给出模具型腔表面磁流变抛光方法,以解决模具成型零件的精整加工,具有重要的研究价值和发展前景。本文的主要研究内容有:1.分析总结出目前模具型腔表面的加工难点,结合磁流变抛光技术和磁场辅助精密加工技术,给出模具型腔表面磁流变抛光方法,详细介绍了该方法的基本原理;2.对磁流变液各组分机理和特性以及磁流变效应进行了深入研究,结合抛光理论对本加工技术方法的加工机理进行了相应研究,并根据抛光方法得出材料去除理论模型,分析各工艺参数对加工过程的影响;3.针对模具型腔表面磁流变抛光方法的特点,设计研制相应实验装置,对永磁装置和电磁装置进行了设计,利用ANSYS对永磁和电磁装置进行了磁场分布模拟分析,验证了设计的可行性,并根据模拟结果选择出合适的磁场发生装置;4.利用研制的实验装置对该加工方法进行了实验,结合第二章的材料去除理论通过试验对磁场强度、抛光间隙、主轴转速、抛光磨料浓度等四大主要工艺参数对加工过程、抛光效果的实际影响情况进行了研究分析,得出各工艺参数的影响规律;5.进行了正交试验法四因素三水平L9(34)参数优化实验,得出各主要工艺参数对抛光效果的影响主次关系为:磁场强度>主轴转速>抛光间隙>磨料浓度,结合第二章材料去除理论进行理论分析,并得出最佳工艺参数组合,最后对最佳工艺参数的组合进行了实验验证,得到了较好的效果。本文深入、系统的对模具型腔表面磁流变抛光方法进行了研究,通过试验对工艺参数进行了细致研究,利用正交试验法实现了工艺参数优化,并进行了实验验证,得到较好的效果,对实现模具型腔表面磁流变抛光技术的工程应用具有十分重要的意义。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-25
  1.1 引言  11
  1.2 国内外模具型腔表面抛光技术研究现状  11-14
  1.3 国内外磁场辅助超精密加工技术发展与现状  14-18
    1.3.1 磁力研磨  14-15
    1.3.2 磁流变抛光  15-17
    1.3.3 磁射流抛光  17-18
    1.3.4 磁性浮体抛光  18
  1.4 模具型腔表面磁流变抛光方法的提出  18-21
    1.4.1 模具型腔表面抛光难题  19
    1.4.2 导磁性材料磁流变抛光的难题与解决  19
    1.4.3 抛光方法和基本原理  19-21
  1.5 课题来源与研究意义  21-22
    1.5.1 课题来源  21
    1.5.2 课题研究意义  21-22
  1.6 论文主要研究内容  22-25
第2章模具型腔表面磁流变抛光机理研究  25-37
  2.1 引言  25
  2.2 磁流变液及其特性  25-30
    2.2.1 磁流变液基本组成及分析  25-27
    2.2.2 磁流变效应及特性  27-29
    2.2.3 磁流变效应的影响因素  29-30
  2.3 模具型腔表面磁流变抛光机理  30-35
    2.3.1 机械抛光传统理论  30-31
    2.3.2 模具型腔表面磁流变抛光的材料去除机理  31-32
    2.3.3 模具型腔表面磁流变抛光的材料去除模型  32-35
  2.4 本章小结  35-37
第3章实验装置设计与分析  37-57
  3.1 引言  37
  3.2 实验装置总体设计  37-38
  3.3 抛光工具头的设计  38-39
  3.4 磁场发生装置的设计  39-44
    3.4.1 永磁场装置的设计与分析  39-41
    3.4.2 电磁场装置的设计与分析  41-44
  3.5 磁场发生装置的磁场模拟分析  44-53
    3.5.1 永磁装置的模拟分析  45-49
    3.5.2 电磁装置的模拟分析  49-52
    3.5.3 实验用磁场发生装置的选择  52-53
  3.6 C 轴驱动平台的设计  53-54
  3.7 实验平台的搭建  54-55
  3.8 本章小结  55-57
第4章模具型腔表面磁流变抛光试验研究  57-75
  4.1 引言  57
  4.2 试验设计  57-60
    4.2.1 试验仪器及设备  57-59
    4.2.2 试验方案  59-60
  4.3 试验工艺参数分析  60-67
    4.3.1 磁场强度对表面粗糙度的影响  60-62
    4.3.2 主轴转速对表面粗糙度的影响  62-64
    4.3.3 抛光间隙对表面粗糙度的影响  64-65
    4.3.4 抛光磨料浓度对表面粗糙度的影响  65-67
  4.4 参数优化正交试验  67-74
    4.4.1 最佳加工时间的确定  68-69
    4.4.2 正交试验方案设计与结果  69-70
    4.4.3 试验结果处理与分析  70-73
    4.4.4 优化后工艺参数的实验验证  73-74
  4.5 本章小结  74-75
第5章结论与展望  75-77
  5.1 结论  75-76
  5.2 未来研究工作展望  76-77
参考文献  77-80
致谢  80-81
攻读学位期间参加的科研项目和成果  81

模具型腔表面磁流变抛光技术研究

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