【摘要】：經(jīng)濟社會的迅速進步促進了軍事天文的進一步發(fā)展,尤其是航空航天各領(lǐng)域,對于任何國家都具有非凡的意義。各種空間反射鏡廣泛應(yīng)用于大型宇航望遠鏡、多種衛(wèi)星、激光雷達系統(tǒng)、空間望遠鏡和高分辨率相機等諸多方面。因碳化硅材料在物理化學(xué)領(lǐng)域表現(xiàn)良好,很多國家用來制備空間反射鏡。碳化硅反射鏡多為小批量和單件生產(chǎn),目前的磨頭磨削等加工方式加工效率較低,制造成本大。砂帶磨削是一種高效的磨削方式,并且容易獲得較好的加工表面,本文結(jié)合砂帶磨削和多點成形技術(shù)研制新型隨形工具系統(tǒng),既能有效的適應(yīng)各種加工表面,又能提高加工效率,同時,新型隨形工具系統(tǒng)可調(diào)形成多種曲面類型壓磨板,免除了相應(yīng)模具設(shè)計制造環(huán)節(jié),減少資源浪費。新型隨形工具系統(tǒng)包括磨拋機構(gòu)、張緊機構(gòu)和電解機構(gòu)等,磨拋機構(gòu)借助多點成形技術(shù),利用二維移動平臺和垂直電機控制螺桿的旋轉(zhuǎn),進而驅(qū)動100個接觸頭的上下獨立移動,可調(diào)節(jié)構(gòu)成各種自由曲面壓磨板;考慮砂帶張緊的簡潔、快速、高效,利用氣缸帶動張緊輪伸縮控制砂帶的張緊;驅(qū)動輪的包角大于200°,加上驅(qū)動輪輪轂包橡膠,可有效地防止打滑現(xiàn)象。運用CATIA V5建立新型隨形工具系統(tǒng)三維實體建模,并進行虛擬裝配和干涉檢驗。繪制新型隨形工具系統(tǒng)零件工程圖并裝配調(diào)試。對比新型隨形工具系統(tǒng)串行和并行調(diào)形的特點,根據(jù)尺寸和調(diào)形頻率等需求新型隨形工具系統(tǒng)選擇串行調(diào)形方式,分析其耗時、誤差等;借助CATIA DMU仿真新型隨形工具系統(tǒng)的調(diào)形,根據(jù)已有自由曲面,建立曲面三維模型,選取特定平面布置點云并投影到三維模型的曲面上,得到點云自由曲面,提取自由曲面上點云的各點坐標(biāo),代入電子樣機中實現(xiàn)調(diào)形仿真。因砂帶磨削中磨粒眾多,砂帶上各磨粒的形狀和磨削深度均不相同,分析整體磨削過程難以實現(xiàn),可借助有限元分析單磨粒磨削行為。建立一系列單磨粒磨削模型,分析不同磨削用量和磨粒各項參數(shù)對切向力、法向力、等效應(yīng)力等影響。并進行劃痕實驗,砂帶磨削宏觀成形實驗等,測量材料去除率、表面粗糙度等,驗證仿真,研究砂帶磨削機理。
[Abstract]:The rapid progress of economy and society has promoted the further development of military astronomy, especially in all fields of aerospace, which is of great significance to any country. Various space mirrors are widely used in large space telescopes, satellites, lidar systems, space telescopes and high resolution cameras. Because of the good performance of silicon carbide in physical and chemical fields, many countries used to prepare space mirrors. Silicon carbide mirrors are mostly produced in small batches and single pieces. The current grinding methods such as grinding have low processing efficiency and high manufacturing cost. Belt grinding is an efficient grinding method, and it is easy to obtain better machined surface. In this paper, a new tool system is developed by combining abrasive belt grinding and multi-point forming technology, which can effectively adapt to all kinds of machined surfaces. At the same time, the new tool system can be adjusted to form a variety of curved surface type grinding plate, which eliminates the corresponding die design and manufacturing links, and reduces the waste of resources. The new tool system includes grinding and polishing mechanism, tensioning mechanism and electrolytic mechanism, etc. The grinding and polishing mechanism uses multi-point forming technology to control screw rotation by using two-dimensional moving platform and vertical motor, and then drives 100 contact heads to move independently up and down. Adjustable to form various free-form surface grinding plates; considering the simplicity, rapidity and efficiency of belt tensioning, the cylinder is used to drive the tensioning wheel to stretch and to control the tension of the belt; the angle of the driving wheel is greater than 200 擄, and the driving wheel hub is rubber coated, Can effectively prevent skid phenomenon. Using CATIA V5 to build 3D solid model of a new tool system, virtual assembly and interference test are carried out. Draw the engineering drawing and assemble and debug the part of the new tooling system. Compared with the characteristics of serial and parallel profile adjustment of the new shape following tool system, according to the needs of size and frequency, the new shape following tool system chooses the serial adjusting mode, and analyzes its time consuming, error and so on. With the help of CATIA DMU simulation, according to the existing free-form surface, the three-dimensional model of the surface is established, and the point cloud free-form surface is obtained by selecting the point cloud in a specific plane and projecting it onto the surface of the three-dimensional model. The coordinates of each point cloud on the free form surface are extracted, and the shape adjustment simulation is realized in the electronic prototype. Due to the large number of abrasive particles in belt grinding, the shape and depth of abrasive particles are different, so it is difficult to analyze the whole grinding process, so the behavior of single abrasive grinding can be analyzed by means of finite element method. A series of single abrasive grinding models were established to analyze the effects of different grinding contents and parameters on tangential force normal force and equivalent stress. Scratch test, abrasive belt grinding macro forming experiment, material removal rate, surface roughness, etc., verification and simulation, study of abrasive belt grinding mechanism.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH74

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本文編號：2217972