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(jìn)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(shí)間來實(shí)現(xiàn)對工件表面材料的定量去除,其重點(diǎn)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(guān)鍵之一。因此,本文將對力流變確定性拋光的去除函數(shù)進(jìn)行研究,建立了力流變確定性拋光的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),分析了拋光液的流變特性和確定性拋光原理,結(jié)合計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)和具體實(shí)驗(yàn),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(shí)驗(yàn)平臺(tái),該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括測力平臺(tái)、四軸聯(lián)動(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu),驅(qū)動(dòng)主軸最高轉(zhuǎn)速3000 rpm,拋光槽最高速度400 rpm。對確定性拋光頭進(jìn)行設(shè)計(jì),根據(jù)拋光液的特性,選取楔形槽拋光頭進(jìn)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(jìn)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(gè)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(shí)驗(yàn),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?jǐn)?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(shè)置,首先對更常規(guī)更容易驗(yàn)證的力流變圓柱繞流拋光進(jìn)行流體仿真,然后用得到的拋光液的設(shè)置參數(shù),對確定性拋光中拋光液的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。仿真結(jié)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(píng)價(jià)指標(biāo),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(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(jié)合力流變確定性拋光的特點(diǎn),建立去除函數(shù)的基本方程;然后運(yùn)用仿真得到的壓力場和速度場的結(jié)果,擬合出具體的去除函數(shù)的數(shù)學(xué)式;最后,結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yùn)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(zhuǎn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究,分別在不同拋光參數(shù)下進(jìn)行拋光實(shí)驗(yàn),將得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與建立的去除函數(shù)的理論值進(jìn)行對比,兩者的截面輪廓基本一致,在輪廓上分布取10個(gè)點(diǎn),運(yùn)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(shí)驗(yàn),力流變確定性拋光具有較高的穩(wěn)定性。
【學(xué)位單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)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(xué)者究提出，隨后美國羅徹斯特大學(xué)的 Jacobs 與 Golini 等和 KoF 的理論，1994 年他們制造了世界上的第一臺(tái) MRF 樣機(jī)。變液（或稱 MR 液）對工件進(jìn)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(dòng)下，對工件表面進(jìn)行加工[34]。在拋光輪的轉(zhuǎn)速、磁場強(qiáng)弱、駐留時(shí)間和拋光間隙等參數(shù)可以實(shí)實(shí)性去除[35-37]。流變液的配制十分的復(fù)雜，且其性質(zhì)容易受到溫度、粘度響，這些因素會(huì)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(shí)，其加工所需要的磁流變輔助設(shè)備也都在一定程度上制約了磁流變拋光在工業(yè)上的應(yīng)用[39]。

圖 1-3 氣囊拋光技術(shù)[40]Figure 1-3. Gasbag polishing technology的拋光技術(shù)相比具有無工具磨損、無熱影光常用于拋光光學(xué)硬脆材料，例如光學(xué)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(tuán)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(shù)[40]Figure 1-3. Gasbag polishing technology光光與傳統(tǒng)的拋光技術(shù)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(xué)硬脆材料，例如光學(xué)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(tuán)聚、噴嘴堵塞等現(xiàn)象[49]。另外，大部分文獻(xiàn)主粗糙度進(jìn)行研究，而通過射流拋光改善曲面面型的研究至

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