基于磁场与旋涡气流复合的内孔表面光整加工研究

论文摘要

传统的光整加工方法如研磨、滚压、珩磨、抛光轮抛光等可以实现对一般工件的光整加工,然而对于交叉孔、具有内孔沟槽、非正圆表面的零件均很难加工。利用人工打磨的方法既费时又费力且加工效率很低,而且一旦遇到硬质细长孔,人工打磨也几乎不可实现。为了使此类孔内表面获得较低的粗糙度以及良好的物理力学性能,本文提出并深入研究了磁场与旋涡气流复合内孔表面光整加工工艺,因此工艺中旋涡气流起主导作用,磁场起辅助作用,所以此工艺也可称为磁场辅助旋涡气流光整加工。旋涡气流光整加工能实现对上述难加工零件的加工,但旋涡气流的轴向加工不均匀的缺点导致其很难应用于长径比大的孔的光整加工。磁场与旋涡气流复合光整加工工艺可以在一定程度上克服旋涡气流轴向加工不均匀的缺点,使其在应用于实践的道路上更进一步。本文进行对此工艺进行了理论分析、实验研究、计算机仿真等,取得了一些研究成果,主要进行了如下研究：1.分析了复合场中磨粒的受力情况,得出影响加工的主要因素。同时从微量切削、滚压、碰撞和刻划等角度深入研究了这种工艺的加工机理。2.通过ANSYS仿真以及实验的方法确定了在0.5MPa-0.7MPa的旋涡气流压力下磁感应强度的选择范围。3、通过实验的方法对几种磁场装置的辅助作用进行了实验研究,并确定了出了合理的磁场装置。4、受磁场与旋涡气流复合光整加工启发,提出了磁性磨粒与非磁性磨粒混合光整加工新工艺,并进行了实验研究,取得了一定的成效,证明了此工艺的可行性。本文深入、系统地研究了磁场与旋涡气流复合光整加工工艺,明确了这种工艺的磁感应强度范围以及所使用的磁场装置,通过对这种工艺的研究探索,充分肯定了这种工艺可以克服旋涡气流光整加工的缺陷。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 课题产生的背景
• 1.1.2 选题的意义
• 1.2 光整加工技术的概述
• 1.2.1 光整加工技术的基本概念
• 1.2.2 光整加工技术的分类
• 1.2.3 光整加工技术的发展历史
• 1.2.4 光整加工技术的地位和作用
• 1.2.5 光整加工技术的发展趋势
• 1.3 表面光整加工方法的研究动态
• 1.3.1 磁性研磨光整加工
• 1.3.2 固液两相流螺旋流内孔表面光整
• 1.3.3 内孔滚压光整加工
• 1.3.4 抛光
• 1.4 项目来源及论文主要工作
• 1.4.1 项目来源
• 1.4.2 论文的主要工作
• 第二章 磁场和旋涡气流复合光整加工机理
• 2.1 引言
• 2.2 磨粒在旋涡气流作用下的受力分析
• 2.3 旋转永磁场下单个磨粒的受力分析
• 2.4 磁场与旋涡气流复合光整加工中磨粒的受力分析
• 2.5 磁性磨粒与非磁性磨粒混合加工
• 2.6 磨粒的作用机理
• 2.6.1 磁场与旋涡气流复合光整加工下磨粒的作用
• 2.6.2 磁性磨粒与非磁性磨粒混合光整加工中磨粒的作用
• 第三章 磁场与旋涡气流复合光整加工装置中部分结构设计
• 3.1 旋涡气流光整加工装置
• 3.2 磁场与旋涡气流复合光整加工装置
• 3.2.1 磁极结构设计
• 3.2.2 回转部件结构设计
• 3.2.3 磁极旋转转速调节
• 3.2.4 固定结构设计
• 3.2.5 排气结构设计
• 3.2.6 进气结构设计
• 第四章 磁场的数值模拟和基础实验
• 4.1 磁感应强度范围实验
• 4.1.1 实验准备
• 4.1.2 磁感应强度范围实验研究
• 4.2 磁场与旋涡气流复合实验中磁场装置的选择
• 4.3 理想的磁极分布
• 4.4 磁性磨粒与非磁性磨粒混合光整加工实验中磁极的计算与仿真
• 4.4.1 旋转永磁场磁极尺寸的确定
• 4.4.2 磁极仿真
• 第五章 基于磁场与旋涡气流复合的光整加工实验研究
• 5.1 磨料的性能指标及选择
• 5.1.1 磁性磨粒的性能指标
• 5.1.2 磨料的选择
• 5.2 实验研究
• 5.2.1 测量方法
• 5.2.2 旋涡气流光整加工实验
• 5.2.3 两种磁场装置下光整加工对比试验
• 5.2.4 两种磁场装置辅助旋涡气流光整加工对比试验
• 5.3 磁性磨料与非磁性磨料混合光整加工实验
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 未来研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文
• 攻读硕士期间参与科研项目