【摘要】：模具作為制造業(yè)的核心技術(shù)之一,是工業(yè)生產(chǎn)中用來制造成型物品的重要工藝裝備,有著極為廣泛的應(yīng)用。拋光是制造模具型面過程中最終也是最為關(guān)鍵的工序,對模具的使用壽命和用其加工產(chǎn)品的質(zhì)量有重要影響。近年來,為了提升產(chǎn)品競爭力,自由曲面的設(shè)計和使用越來越多,對模具拋光提出了更高的要求。目前,模具自由曲面還主要依賴人工拋光,費時費力,拋光軌跡均勻性差,且拋光質(zhì)量難以保障,影響我國模具行業(yè)的快速發(fā)展。因此,深入開展模具自由曲面自動化拋光的理論與技術(shù)研究工作迫在眉睫。本文針對模具自由曲面自動化拋光的這一熱點問題,在國家自然科學(xué)基金項目(51375361)資助下,提出一種應(yīng)用于模具自由曲面的新型彈性磨具拋光技術(shù)。該技術(shù)所使用的彈性拋光輪工具,在拋光過程中能與模具自由曲面形成較大面積仿形接觸,可隨時改變磨粒切削方向,進行變軌跡拋光,在保證材料去除效率的同時,提高拋光軌跡均勻性,獲得高質(zhì)量加工表面,其定量可控的材料去除特性,可實現(xiàn)模具自由曲面高效穩(wěn)定的自動化拋光。本課題的主要任務(wù)是深入研究彈性拋光輪工具的材料去除理論及拋光工藝問題。首先根據(jù)彈性拋光輪磨頭的運動特點和拋光工藝要求,設(shè)計一款具有公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)復(fù)合運動的彈性拋光輪工具,該工具可調(diào)整磨粒切削方向,進行變軌跡拋光;其次基于赫茲接觸理論建立拋光接觸區(qū)的壓力分布模型,結(jié)合運動學(xué)理論建立速度分布模型;再次分析拋光軌跡的均勻性,根據(jù)多顆磨粒相對運動模型,建立任意一點磨粒相對于拋光接觸區(qū)的運動軌跡方程,并引入變異系數(shù)對拋光軌跡均勻性進行評價,揭示轉(zhuǎn)速比對拋光軌跡均勻性的影響規(guī)律;然后基于Preston理論建立材料去除函數(shù)的理論模型,并進行仿真分析;接下來通過實驗設(shè)計驗證材料去除函數(shù)理論模型的正確性,通過正交實驗探討自轉(zhuǎn)速度、轉(zhuǎn)速比、下壓量、磨粒粒度這四個主要工藝參數(shù)對表面粗糙度與材料去除率的影響規(guī)律,并進行拋光綜合實驗驗證所優(yōu)選工藝參數(shù)組合的正確性和該拋光方法的高效性;最后探討彈性拋光輪工具實現(xiàn)自動化拋光的關(guān)鍵技術(shù)問題。
[Abstract]:As one of the core technologies in manufacturing industry, mould is an important process equipment used to manufacture molding products in industrial production, and it has been widely used. Polishing is the final and most critical process in the process of manufacturing die surface, which has an important effect on the service life of die and the quality of products processed with it. In recent years, in order to improve the competitiveness of products, the design and use of freeform surface is becoming more and more, which puts forward higher requirements for die polishing. At present, the free surface of mould mainly depends on manual polishing, which is time-consuming and laborious, poor uniformity of polishing track, and difficult to guarantee the quality of polishing, which affects the rapid development of mould industry in China. Therefore, it is urgent to carry out theoretical and technical research on automatic polishing of die free surface. In order to solve the hot problem of automatic polishing of die free surface, a new type of elastic abrasive polishing technology applied to die free surface is presented in this paper, supported by the National Natural Science Foundation (51375361). The elastic polishing wheel tool used in this technology can form a large area of copying contact with the free surface of the die during the polishing process, and can change the cutting direction of the abrasive particle at any time and carry out the variable trajectory polishing, which can ensure the material removal efficiency at the same time. By improving the uniformity of polishing track and obtaining high quality machined surface, the automatic polishing of die free surface with high efficiency and stability can be realized by means of quantitative and controllable material removal characteristics. The main task of this paper is to study the material removal theory and polishing process of elastic polishing wheel tools. Firstly, according to the motion characteristics of elastic polishing wheel and the polishing process requirements, an elastic polishing wheel tool with rotation compound motion is designed. The tool can adjust the cutting direction of abrasive particles and polishing with variable trajectory. Secondly, the pressure distribution model of polishing contact area is established based on Hertz contact theory, and the velocity distribution model is established based on kinematics theory. The uniformity of polishing trajectory is analyzed again. According to the relative motion model of multiple abrasive particles, the motion trajectory equation of any point abrasive particle relative to the polishing contact zone is established, and the coefficient of variation is introduced to evaluate the uniformity of polishing trajectory. The effect of rotational speed ratio on the uniformity of polishing trajectory is revealed. Then, the theoretical model of material removal function is established based on Preston theory, and the simulation analysis is carried out. Then, the theoretical model of material removal function is verified by experimental design, and the rotation speed, rotational speed ratio and pressure drop are discussed by orthogonal experiment. The influence of the four main process parameters on the surface roughness and the material removal rate is studied. The polishing experiments are carried out to verify the correctness of the selected process parameters and the efficiency of the polishing method. Finally, the key technology of automatic polishing with elastic polishing wheel tools is discussed.
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG580.692;TG76

【參考文獻】

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本文編號：2375638