往复式磁流变抛光颗粒运动轨迹及工艺参数优化研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiangjiao610329
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磁流变抛光是一种新颖的柔性抛光技术,主要应用于光学微纳加工领域,相比于传统加工方法,它可产生纳米级表面粗糙度,且去除率高、抛光效果好,因此受到学界与工程界的广泛重视。对于磁流变抛光装置,其运动参数、工艺参数对抛光效果有着较大的影响。轮式、斜轴式、集群式等抛光装置是较为常见的,论文针对一种具有组合运动特点的新型往复式磁流变抛光装置,对其运动参数、工艺参数对抛光效果的影响进行系统性地研究,主要研究工作如下:(1)分析磁流变抛光液的组分及性能,给出制备工艺流程,自行制备磁流变抛光液并试验测试其流变力学性能。(2)针对周期耦合引起的轨迹重合问题,按照微观尺度下颗粒完全固着和自由流动两种极限情况假设建立了数学模型,基于MATLAB进行运动轨迹仿真,得到了宏观现象下颗粒运动轨迹对表面纹理的影响规律。(3)基于ANSYS对磁场进行仿真研究,对比磁流变抛光液和空气介质两种情况下的磁感应强度分布,重点分析具备抛光能力的区间;基于仿真数据,拟合出抛光区域磁感应强度分布的通用数学模型。(4)按照正交试验设计方案,研究多个参数因素对表面粗糙度Ra与峰值去除率MRR的影响规律及显著性,确定参数因素间的最佳水平组合,并进行验证试验。通过前述的研究工作发现:往复式抛光装置能够达到有效去除材料的基本目的,但在运动参数确定时,应当注意速度参数的取值以确保不发生周期耦合引致的表面划痕;此外,正交试验极差分析对于抛光工件表面质量影响的因素中,其显著度依次为:磁感应强度、工件转速、抛光粉体积占比、抛光间隙,这一结果对于工程中确定磁流变抛光的工艺参数,具有一定的实际意义。
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