粘结磁性磨料制备工艺及其研磨性能研究

论文摘要

磁力研磨加工(Magnetic Abrasive Finishing MAF)是通过磁场对磁性磨料的作用进行研抛加工的新方法,研磨过程中磁性磨料与加工表面柔性接触容易控制,已经开始用于模具曲面、不锈钢净气瓶内壁等零件表面的光整加工。磁力研磨加工过程中需要不断消耗磁性磨料,具有良好性价比的磁性磨料是影响磁力研磨加工效果的关键因素。虽然国内外对磁力研磨加工进行了大量研究,但磁性磨料至今尚未商品化,磁性磨料已经成为磁力研磨加工技术发展的一个技术瓶颈。本文针对磁性磨料制备技术存在的问题进行了磁性磨料制备及其性能的研究。首先分析了目前现有磁性磨料制备方法,分析比较了各种制备方法的难易程度及设备成本,选择低成本的粘结法制备磁性磨料作为研究对象。通过对磁性磨粒性能、粘结理论及粘结工艺等技术的分析,制定了粘结磨料混料、粘结、压饼、破碎、筛分等制备工艺路线,制备了以氧化铝和碳化硅为硬质相的磁性磨料,并针对热塑模具钢对上述磁性磨料的加工效果进行了实验对比和分析。结果表明,两种磁性磨料均具有较好的研磨性能,氧化铝基磁性磨料在降低加工表面粗糙度和耐用度方面均要优于碳化硅磁性磨料,最终磁力研磨加工表面粗糙度可以达到Ra0.1μm左右。其次为了提高模具曲面磁力研磨加工的表面质量和形状精度,借鉴珩磨加工技术的原理,提出了2维曲面数控磁力研磨加工工艺方法,设计了结构简单的镶嵌式永磁研磨工具和数控加工程序,磁力研磨加工实验结果表明效果良好。对提高模具曲面分型面光整加工的效率、降低工人的劳动强度、提高合模精度等方面有积极意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• CONTENTS
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 磁力研磨加工技术的国内外研究现状
• 1.2.2 磁性磨料的国内外研究现状
• 1.2.3 曲面磁力研磨加工的国内外研究现状
• 1.3 课题的来源及本文的主要内容
• 1.3.1 课题的来源
• 1.3.2 本文的主要内容
• 第二章 磁性磨料及其制备方法
• 2.1 磁性磨料
• 2.2 磁性磨粒的受力分析
• 2.3 磁性磨粒的加工机理
• 2.4 磁性磨料的性能要求
• 2.5 磁性磨料的制备技术
• 2.5.1 粘结法
• 2.5.2 烧结法
• 2.5.3 铸造法
• 2.5.4 混合法
• 2.5.5 复合镀层法
• 2.5.6 雾化快凝法
• 2.5.7 等离子熔融法
• 2.5.8 原位反应复合法
• 2.6 拟采用制备方法
• 2.7 本章小结
• 第三章 粘结理论及粘结法制备磁性磨料
• 3.1 粘结概述
• 3.1.1 粘结概念及产生条件
• 3.1.2 被粘固体表面特征
• 3.1.3 粘结基础理论
• 3.1.4 胶粘剂及其分类
• 3.2 粘结法对胶粘剂的要求
• 3.3 粘结法的主要技术特征及其制备工艺
• 3.3.1 主要技术特征
• 3.3.2 粘结法操作流程
• 3.4 粘结实验及其现象分析
• 3.4.1 粘结实验
• 3.4.2 实验分析
• 3.5 实验方案的确立
• 3.6 本章小结
• 第四章 粘结磁性磨料的加工特性
• 4.1 实验条件及装置
• 4.2 实验结果及分析
• 4.2.1 氧化铝和碳化硅磁性磨料加工特性比较
• 4.2.2 加工时间对表面粗糙度的影响
• 4.3.2 磁性磨料分工序加工实验
• 4.3 本章小结
• 第五章 模具曲面的磁性研抛方法及实验研究
• 5.1 2维曲面的3维网状轨迹抛光分析
• 5.2 模具曲面磁力研磨头的设计
• 5.2.1 电磁研磨头的设计及仿真分析
• 5.2.2 永磁研磨头的设计及仿真分析
• 5.3 磁性工具网纹研抛轨迹生成系统
• 5.4 实验过程及控制
• 5.5 验证实验
• 5.6 参数实验及结果分析
• 5.6.1 转速的影响
• 5.6.2 进给速度的影响
• 5.6.3 加工间隙的影响
• 5.6.4 加工次数的影响
• 5.7 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢