磨料流抛光机及其工艺参数研究

论文摘要

磨料流抛光是一种新的光整加工方法,它利用流体磨料具有流动性的特点完成对复杂形状和空间结构工件的抛光加工。同时,磨料流技术还能对金属和非金属进行加工,并能取得很好的加工效果。本文研究主要内容包括以下几个方面:首先,论文分析了磨料介质流动时沿程压力损失和局部压力损失情况,设计夹具时候应尽量减少压力损失。分析流体磨料的在圆管内层流运和紊流运动时,黏性流体的速度分布和应力分布情况。给出磨料颗粒切削刃模型,并以此模型为基础分析了磨料颗粒加工时工件产生塑性变形和弹性变形以及对工件的性能的改善,分析了磨料流抛光加工时切屑的形成过程和磨料颗粒的受力模型。根据磨料流抛光机理的研究,论文针对实际抛光需求配置了一种磨料介质,包括选择液体硅橡胶作为抛光加工的载体,硅油作为润滑油,磨料颗粒选择碳化硅颗粒,并结合磨料流抛光过程中切屑的形成过程和磨料颗粒的受力模型分析磨料流抛光加工工艺参数对加工效果的影响。综合考虑各方面因素设计了一种磨料流抛光机,论文进行了总体方案设计,在总体方案的基础上主要完成了磨料流抛光机液压系统的详细设计。具体包括:依据所确定的磨料流抛光机的系统参数,对抛光机进行运动和动力分析,对液压系统的主要参数进行计算并确定了液压系统的形式,计算了推料液压缸和夹紧液压缸的受力情况,制定了液压系统的基本方案和绘制了液压系统图,计算和校核液压系统元件和辅助系统。简要介绍液压系统建模的方法,并利用AMESim软件对设计的液压系统进行建模。根据液压系统的特点选择子模型并确定模型参数。对比夹紧装置的开环控制和PID控制的结果发现开环系统不能满足设计要求,液压系统选择PID控制系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 磨料流抛光技术简介
• 1.1.1 磨料流抛光的三要素
• 1.1.2 磨料流抛光的特点
• 1.1.3 影响磨料流抛光效果的因素
• 1.2 磨料流抛光研究现状
• 1.2.1 磨料流抛光的应用
• 1.2.2 磨料流抛光与其它加工方法相结合的加工工艺的研究
• 1.3 磨料流抛光研究结果以及待解决的问题
• 1.4 研究磨料流抛光的意义
• 1.5 主要工作
• 2 磨料流抛光机理的研究
• 2.1 磨料流在管内流动的损失
• 2.1.1 沿程能量损失
• 2.1.2 局部能量损失
• 2.2 黏性流体在圆管内的流动
• 2.2.1 黏性流体在圆管内层流运动
• 2.2.2 黏性流体的紊流流动
• 2.3 磨料颗粒的受力分析
• 2.3.1 磨料流抛光原理
• 2.3.2 磨料颗粒的切削刃假设
• 2.3.3 布氏硬度压入与磨料颗粒模型加工对比
• 2.3.4 磨料切削刃与工件表面加工的受力分析
• 2.4 本章小结
• 3 磨料流抛光工艺参数研究
• 3.1 磨料颗粒概述
• 3.2 磨料流抛光载体概述
• 3.3 磨料流抛光工艺参数设计
• 3.4 本章小结
• 4 磨料流抛光机液压系统设计
• 4.1 磨料流抛光机总体方案设计
• 4.2 磨料流抛光机液压系统的组成和作用
• 4.3 磨料流抛光机液压系统设计要求以及相关参数
• 4.3.1 液压系统的设计要求
• 4.3.2 磨料流抛光机系统参数
• 4.4 磨料流抛光机液压系统设计系统功能设计
• 4.4.1 动力和运动分析
• 4.4.2 各液压缸的载荷力计算
• 4.4.3 液压系统主要参数计算
• 4.5 制定系统方案和拟定液压系统图
• 4.5.1 制定系统方案
• 4.5.2 液压控制系统分析与本机控制系统的确定
• 4.5.3 拟定液压系统图
• 4.6 液压元件的选择
• 4.6.1 液压泵站的设计
• 4.6.2 液压元件的选择
• 4.6.3 油管内径计算
• 4.6.4 密封件的选择
• 4.6.5 蓄能器装置的设计
• 4.7 液压系统性能验算
• 4.7.1 验算回路中的压力损失
• 4.7.2 液压系统发热升温计算
• 4.8 液压装置的总体布局
• 4.9 本章小结
• 5 磨料流抛光机液压系统建模和仿真
• 5.1 液压系统建模的方法
• 5.1.1 键合图法
• 5.1.2 解析法建模
• 5.1.3 状态空间法建模
• 5.2 磨料流抛光机液压系统的建模仿真
• 5.2.1 AMESim 简介
• 5.2.2 主要应用的AMESim 库
• 5.2.3 磨料流抛光机液压系统存在的问题及分析
• 5.2.4 磨料流抛光机液压系统模型的建立及模型分析
• 5.2.5 磨料流抛光机液压系统主要元件子模型确立与参数设置
• 5.3 磨料流抛光机液压系统仿真研究
• 5.3.1 磨料流抛光机液压系统开环控制仿真分析
• 5.3.2 磨料流抛光机液压系统PID 控制分析
• 5.3.3 磨料流抛光机挤压磨料流分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目情况