發(fā)布時間：2020-08-28 14:49

　　 力流變拋光是利用拋光液特有的剪切增稠特性對工件表面材料進行拋光去除。確定性拋光主要指通過控制去除函數(shù)和駐留時間來實現(xiàn)對工件表面材料的定量去除,其重點在對加工工件形狀精度的控制。去除函數(shù)的建立對去除量和去除的分布規(guī)律有著重要作用,是確定性去除拋光的關鍵之一。因此,本文將對力流變確定性拋光的去除函數(shù)進行研究,建立了力流變確定性拋光的實驗平臺,分析了拋光液的流變特性和確定性拋光原理,結合計算流體動力學和具體實驗,揭示了力流變確定性拋光去除函數(shù)的分布規(guī)律和建立方法。具體的研究內(nèi)容如下:搭建了力流變確定性拋光實驗平臺,該實驗平臺包括測力平臺、四軸聯(lián)動裝置、工件夾具、力流變拋光液循環(huán)冷卻系統(tǒng)以及粘度控制系統(tǒng),開發(fā)多軸聯(lián)動機構,驅動主軸最高轉速3000 rpm,拋光槽最高速度400 rpm。對確定性拋光頭進行設計,根據(jù)拋光液的特性,選取楔形槽拋光頭進行確定性去除拋光。研究了力流變拋光液的流變特性,探究了不同分散相濃度和粒徑大小對拋光基液流變特性的影響,又進一步探究了不同磨料種類,不同磨料粒徑和不同磨料濃度對拋光液流變特性的影響。研究表明拋光液的流變特性大致分為三個區(qū)域,剪切變稀,剪切增稠,剪切變稀。經(jīng)過不同參數(shù)變量的實驗,選出剪切增稠區(qū)域最適合拋光的配比:PHHP粒徑為13μm,質(zhì)量分數(shù)52.5%,磨粒粒徑3000#,磨粒濃度10 wt%。研究了力流變確定性拋光的有限元仿真,為了得到力流變拋光液仿真模型中粘度曲線的設置,首先對更常規(guī)更容易驗證的力流變圓柱繞流拋光進行流體仿真,然后用得到的拋光液的設置參數(shù),對確定性拋光中拋光液的參數(shù)進行設置。仿真結果表明,拋光頭的形狀對壓力場和速度場的分布有很大影響,以壓力場和速度場分布的高斯均勻度為評價指標,楔形(槽數(shù)12,槽深3 mm)的拋光頭呈現(xiàn)較好的高斯分布,并對峰值壓力進行實驗驗證,得到仿真壓力的修正系數(shù)。建立了力流變確定性拋光的去除函數(shù),首先根據(jù)經(jīng)典Preston方程,結合力流變確定性拋光的特點,建立去除函數(shù)的基本方程;然后運用仿真得到的壓力場和速度場的結果,擬合出具體的去除函數(shù)的數(shù)學式;最后,結合實驗結果,得到仿真修正系數(shù),和拋光液濃度修正系數(shù),得到去除函數(shù)呈現(xiàn)較好的高斯分布;運用方差分析,得到主要參數(shù)對去除率的影響分別為拋光頭轉速(34.38%),拋光間隙(33.45%),拋光液濃度(32.17%)。對力流變確定性拋光的去除函數(shù)和穩(wěn)定性進行實驗驗證研究,分別在不同拋光參數(shù)下進行拋光實驗,將得到的實驗結果與建立的去除函數(shù)的理論值進行對比,兩者的截面輪廓基本一致,在輪廓上分布取10個點,運用最小二乘法得到誤差在7%以內(nèi)。為了探究力流變確定性拋光的穩(wěn)定性,通過直線軌跡的拋光實驗,力流變確定性拋光具有較高的穩(wěn)定性。
【學位單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：O37;TB306
【部分圖文】：

基于力流變原理的確定性拋光材料去除函數(shù)研究光光（Magnetorheological finishing, MRF）是由白俄羅斯學者究提出，隨后美國羅徹斯特大學的 Jacobs 與 Golini 等和 KoF 的理論，1994 年他們制造了世界上的第一臺 MRF 樣機。變液（或稱 MR 液）對工件進行拋光，通過對外部磁場的流變特性[33]。如圖 1-2 所示，由循環(huán)裝置提供的磁流變液上，在拋光輪的帶動下，對工件表面進行加工[34]。在拋光輪的轉速、磁場強弱、駐留時間和拋光間隙等參數(shù)可以實實性去除[35-37]。流變液的配制十分的復雜，且其性質(zhì)容易受到溫度、粘度響，這些因素會對去除函數(shù)的分布以及大小產(chǎn)生重要的影精度與效率[38]。同時，其加工所需要的磁流變輔助設備也都在一定程度上制約了磁流變拋光在工業(yè)上的應用[39]。

圖 1-3 氣囊拋光技術[40]Figure 1-3. Gasbag polishing technology的拋光技術相比具有無工具磨損、無熱影光常用于拋光光學硬脆材料，例如光學玻噴嘴形狀、射流方向和液體壓力均對材料如圖 1-4 所示，目前水射流拋光理論還不團聚、噴嘴堵塞等現(xiàn)象[49]。另外，大部分行研究，而通過射流拋光改善曲面面型的

圖 1-3 氣囊拋光技術[40]Figure 1-3. Gasbag polishing technology光光與傳統(tǒng)的拋光技術相比具有無工具磨損、無熱影響、加]。射流拋光常用于拋光光學硬脆材料，例如光學玻璃、石的靶距、噴嘴形狀、射流方向和液體壓力均對材料去除有床示意圖如圖 1-4 所示，目前水射流拋光理論還不是很成熟例如磨料團聚、噴嘴堵塞等現(xiàn)象[49]。另外，大部分文獻主粗糙度進行研究，而通過射流拋光改善曲面面型的研究至

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