液体磁性磨具光整加工技术研究

论文摘要

零件的表面质量对零件的使用性能、寿命和可靠性等都有很大的影响;随着高速、高精度设备的发展,对零件的表面质量也提出了越来越高的要求。而传统光整加工技术又达不到这些零件要求的技术经济指标,因此研究和开发新型光整加工新技术、新工艺、新产品已经成为现代工业生产的迫切需求。为此,在太原理工大学表面光整技术研究所及本人从事表面光整技术研究基础上,根据社会需求我们研究开发了液体磁性磨具表面光整加工技术。该技术不仅可以使最终加工表面粗糙度值降低1～3个等级(在原Ra值低于0.6的情况下,加工后Ra值可以达到0.01),而且具有形状适应性强、材料适应范围较广、加工设备精度要求较低等诸多优越性,解决了一些复杂型面零部件表面高质量光整加工的难题,能够大幅度改善零件的表面质量,具有重要研究价值和发展前景。本论文对液体磁性磨具光整加工机理、加工工艺、加工设备及液体磁性磨具的制备方法等进行了系统性研究,在理论和实践上进行了一些有益的探索。论文采用理论分析,实验测试,数值计算和计算机仿真的方法,从宏观和微观方面系统研究液体磁性磨具的光整加工机理及一系列相关重要问题,主要研究内容有:1.通过对液体磁性磨具在外加磁场作用下的流变效应的分析,建立了流变效应的微观和宏观力学模型。2.建立了液体磁性磨具光整加工的材料去除模型。3.在数学模型基础上深入研究了液体磁性磨具的流变特性、光整机理、光整工艺及影响光整加工的主要因素。4.提出了液体磁性磨具的制备工艺、液体磁性磨具评价的主要参数及其测试方法。5.提出了液体磁性磨具核心实验装置的设计方法。6.并通过实验和计算机仿真对相关理论及加工效果进行了验证。本文深入、系统地研究了液体磁性磨具表面光整加工机理、理论模型、主要评价指标及加工工艺参数,从理论和实践两个方面验证了液体磁性磨具表面光整加工技术的可行性,对于推动液体磁性磨具表面光整加工技术的研究、发展及实际生产具有十分重要的意义。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 目录
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1.引言
• 1.2.国内外光整加工技术研究综述
• 1.2.1.光整加工技术概述
• 1.2.2.光整加工技术发展现状及存在的问题
• 1.2.3.目前国内外光整加工技术发展趋势
• 1.3.液体磁性磨具光整加工方法概述
• 1.3.1.液体磁性磨具光整加工方法的提出与发展
• 1.3.2.液体磁性磨具光整加工方法的特点与应用
• 1.3.3.国内外相关研究现状
• 1.4.研究课题的背景、来源及意义
• 1.5.本论文主要研究内容及创新点
• 第二章 液体磁性磨具加工机理研究
• 2.1.引言
• 2.2.液体磁性磨具流变效应机理及力学模型研究
• 2.2.1.液体磁性磨具的组成及微观结构
• 2.2.2.流变特性产生机理
• 2.2.3.微观力学模型
• 2.2.4.宏观力学模型
• 2.2.5.影响液体磁性磨具流变效应的主要因素分析
• 2.3.液体磁性磨具光整加工机理
• 2.3.1.光整机理的微观分析
• 2.3.2.液体磁性磨具光整加工单个磨粒材料去除模型的建立
• 2.3.3.液体磁性磨具光整加工宏观材料去除模型的建立
• 2.3.4.影响加工效率与最终表面粗糙度的主要因素分析
• 2.4.本章小结
• 第三章 液体磁性磨具制备原理、性能及其测试
• 3.1.引言
• 3.2.液体磁性磨具的性能要求
• 3.3.液体磁性磨具的构成
• 3.4.液体磁性磨具各组分选择及制备工艺
• 3.4.1.基液的选择
• 3.4.2.磁性微粒的选择
• 3.4.3.磨料的选择
• 3.4.4.表面活性剂的选择
• 3.4.5.制备工艺
• 3.5.液体磁性磨具的主要物理性能指标
• 3.5.1.液体磁性磨具的流变性
• 3.5.2.磁性磨具的初始粘度
• 3.5.3.液体磁性磨具的密度
• 3.5.4.液体磁性磨具的稳定性
• 3.5.5.液体磁性磨具的饱和磁化强度
• 3.5.6.饱和剪切屈服应力
• 3.6.主要参数的测试方法
• 3.6.1.液体磁性磨具粘度的测量
• 3.6.2.液体磁性磨具剪切应力的测量
• 3.6.3.液体磁性磨具饱和磁化强度测量及B-H曲线
• 3.7.本章小结
• 第四章 实验装置设计与分析
• 4.1.引言
• 4.2.实验装置总体设计
• 4.3.磁场发生装置的设计
• 4.3.1.磁路基本理论
• 4.3.2.磁性材料的基本性质
• 4.3.3.磁路工程设计
• 4.3.4.回转表面零件光整加工磁场发生装置设计
• 4.4.光整加工磁场的有限元分析
• 4.5.光整加工表面应力有限元分析
• 4.5.1.几何模型的建立
• 4.5.2.基于ANSYS的数值模拟
• 4.5.3.液体磁性磨具的剪切应力分布
• 4.5.4.液体磁性磨具的速度场分布
• 4.6.本章小结
• 第五章 液体磁性磨具光整加工实验研究
• 5.1.引言
• 5.2.实验设计
• 5.2.1.实验平台
• 5.2.2.试件与磨具准备
• 5.2.3.实验方案
• 5.2.4.实验工艺步骤
• 5.3.实验结果
• 5.3.1.加工时间对光整加工的影响
• 5.3.2.工件转速对光整加工的影响
• 5.3.3.磁场强度对光整加工的影响
• 5.3.4.磨料类型对光整加工的影响
• 5.3.5.磨料粒度对光整加工的影响
• 5.3.6.磁性粒子体积比对光整加工的影响
• 5.3.7.内孔表面加工效果
• 5.3.8.回转曲面加工效果
• 5.3.9.加工表面形貌分析
• 5.4.影响液体磁性磨具光整加工效果的主要因素分析
• 5.5.本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1.本文主要研究工作
• 6.2.本文主要创新点
• 6.3.未来研究工作展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读博士期间发表的论文目录
• 攻读博士期间主持科研项目及成果