用于液体磁性磨具光整加工的电磁场发生装置设计与仿真技术研究

摘要

液体磁性磨具光整加工技术是一种新型的精密表面光整加工技术。该技术是利用液体磁性磨具的流变特性来实现对零件表面光整加工的，液体磁性磨具在没有外部磁场的情况下呈现标准流体状态，具有良好的流动性，而一旦施加外部磁场它的粘度会迅速增加，表现出类似固体的特性，此时，使液体磁性磨具类似于一个“柔性”砂轮，能够与各种型面的零件很好地贴合在一起，如果工件与磁性磨具之间发生相对运动，磨具产生的剪切应力作用于磨具中的磨料颗粒上，就可以实现对工件表面的光整加工。 本文在目前液体磁性磨具已有研究的基础上，采用理论分析、数值模拟相结合的方法对液体磁性磨具及其光整加工的电磁场发生装置进行了设计与仿真的系统研究:首先简要的介绍了液体磁性磨具的概念、组成、物理性质、微观流变机理，以及液体磁性磨具光整加工的机理、材料去除模型、工艺参数等相关基本理论，然后根据磁场对液体磁性磨具的微观和宏观剪切应力的重要影响，得出磁场发生装置是液体磁性磨具光整加工中最重要的装置之一，其特性对磨具的配置、加工效率、加工质量等均有十分重要的影响；本论文则是在充分利用磁场对液体磁性磨具的流变特性影响基础上，设计出适合液体磁性磨具加工要求的两种磁场发生装置模型，利用有限元分析软件ANSYS对液体磁性磨具的磁场发生装置产生的工作磁场进行分析，并通过实验加以论证得出磁场发生装置满足实验要求。最后对全文进行了总结，并指出了实验中遇到的问题和不足之处，对下一步的工作提出了设想。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪 论

1.1光整加工技术概述

1.2磁流变液及应用现状

1.3液体磁性磨具光整加工技术的提出

1.4本课题的主要研究内容

第二章 液体磁性磨具及其光整加工

2.1液体磁性磨具的概念

2.2液体磁性磨具的组成

2.2.1液体磁性磨具的磁性微粒

2.2.2液体磁性磨具的基载液

2.2.3液体磁性磨具的活性剂

2.2.4液体磁性磨具的磨料

2.3液体磁性磨具的特性

2.3.1液体磁性磨具的磁化特性

2.3.2液体磁性磨具的粘度特性

2.3.3液体磁性磨具的流变特性

2.3.4液体磁性磨具的稳定性

2.4液体磁性磨具光整加工概述

2.5液体磁性磨具光整加工的影响因素

2.6液体磁性磨具光整加工机理

2.7液体磁性磨具光整加工数学模型

第三章 液体磁性磨具光整加工的电磁场发生装置设计

3.1液体磁性磨具光整加工实验装置设计思想

3.2电磁场发生装置实验装置设计

3.2.1磁性材料的基本性质

3.2.2测量液体磁性磨具的磁饱和强度原理

3.2.3参数的设计及计算过程

3.2.4对装置的计算复核

3.2.5对液体磁性磨具磁饱和强度的测试的结果及分析

3.3电磁场发生装置结构的设计结果

3.3.1电磁场发生装置结构设计的概述

3.3.2电磁场发生装置的结构尺寸

3.3.3电磁场发生装置的工作原理

第四章 运用ANSYS对电磁场发生装置进行模拟分析

4.1 ANSYS软件的应用简介

4.1.1ANSYS的概述

4.1.2 ANSYS软件的结构

4.1.3ANSYS主要技术特点

4.1.4应用领域

4.2运用ANSYS软件对电磁场发生装置建模

4.3查看分析结果

4.3.1无磨具时的磁力线和总磁通密度值分布

4.3.2工件加工时的磁力线和总磁通密度值分布

第五章 液体磁性磨具光整加工实验验证

5.1实验条件

5.2实验方案

5.3工艺参数对研磨效果的影响

5.4液体磁性磨具工艺参数的选择原则

5.4.1加工时间的选择原则

5.4.2工件转速的选择原则

5.4.3磁场强度的选择原则

5.5实验结论

第六章 全文总结与后续展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的论文