基于五轴混联气囊抛光机的气囊抛光工艺研究

摘要

光学技术在国防、航天、航空、信息等诸多领域中已经得到了广泛的应用。其采用的光学零件也逐渐转变成新型的非球面零件。因此，需要对非球面零件加工方法进行研究。在对非球面零件进行加工时，气囊抛光方法能够快速的、有效的满足非球面零件的加工要求。
　　气囊抛光方法是一种新型超精密加工方法，适用于非球面和自由曲面的抛光，其具有加工效率高、表面精度高、加工成本低廉、便于加工的优点。在国内，很多研究机构已经对气囊抛光工艺做了一些研究，然而在一些核心技术上没有进行深入的探究。本文对于气囊抛光过程中工艺参数及抛光轨迹对工件表面精度的影响规律进行了研究，针对工件的面形精度与表面粗糙度对工艺参数与抛光轨迹进行优化设计。通过对气囊抛光的一系列工艺优化设计，最终获得高质量的加工表面。
　　通过Preston方程与Hertz接触理论对气囊抛光过程中抛光表面速度分布与压力分布进行建模、分析，获得了气囊抛光过程抛光面的速度分布模型、压力分布模型与材料去除模型。通过模型分析了气囊转速、进动转速与工件曲率半径对抛光过程的影响机理；以正交试验作为研究方法，对气囊抛光过程的一系列工艺参数对工件的材料去除率和表面粗糙度的影响进行了试验研究。分别设计并完成了针对5个因素对材料去除率和表面粗糙度影响的正交试验，得到了各个工艺参数对工件表面质量的影响规律并对工艺参数进行优选，得到了最优工艺参数组合；对抛光路径规划设计算法的功能进行设计分析，选择神经网络算法作为路径规划设计算法的基本模型。对神经网络控制算法的结构进行分析设计，并对控制算法进行训练，使其能够满足设计要求。通过对不同条件下设计出的抛光路径进行抛光仿真，对仿真结果进行分析，评估路径规划算法的精确度。
　　根据研究结果对工件进行抛光试验，获得了高精度的加工工件表面，验证了上述研究所建立的材料去除模型、工艺参数优选结果与抛光路径规划算法的正确性。

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第1章 绪论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3 本文的主要研究内容

第2章 气囊抛光过程材料去除模型的建立与仿真

2.1 加工参数对速度分布的影响分析

2.2 气囊抛光加工表面压力场的分析

2.3 材料去除模型的建立

2.4 本章小结

第3章 气囊抛光工艺参数对工件质量影响规律的试验研究

3.1 试验方法

3.2 气囊抛光材料去除率的正交试验

3.3 气囊抛光表面粗糙度的正交试验

3.4 气囊抛光试验结果分析与优化

3.5 本章小结

第4章 气囊抛光过程的路径规划设计算法研究

4.1 路径规划算法的功能需求分析

4.2 基于神经网络控制的路径规划算法设计

4.3 基于神经网络控制的路径规划算法训练

4.4 路径规划算法的仿真与精确度评估

4.5 本章小结

第5章 气囊抛光工艺优化设计结果试验研究

5.1 材料去除模型的实验验证

5.2 工艺参数优化的实验验证

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢