微小零件旋转磁场磁性研磨加工机理研究及模拟分析

摘要

该文通过理论和计算机模拟实验在这方面作出了有益的研究和探索,提出了将磁性磨粒与微小零件在容器内混合再加以旋转磁场,利用二者在旋转磁场中的不同表现,使之产生相对运动从而实现表面光整的方法.该文首先以电流环轴线附近的磁场的计算为基础,推导出螺线管轴线附近的磁场分布,继而根据得到的推导结果实现了对由螺线管绕定轴回转产生的旋转磁场的定义和数学模型的表达.在旋转磁场数学模型的基础上,通过对处于旋转磁场中的磁性磨粒的力学分析建立起旋转磁场中磁粒受力的数学模型.并以受力模型为基础得出了当磁场旋转时处于其中的磁性磨粒的运动模型.通过对数学模型的分析揭示了所提出的加工方法的加工机理及关键影响因素.利用计算机模拟技术对旋转磁场的分布以及处于旋转磁场中的磁性磨粒的运动曲线作出模拟,得到了满足条件的实物的几何及物理参数,说明了理论的可行性.同时编制出了用于模拟磁粒运动的计算机程序,并对关键算法作出了说明.利用所得的数学模型和模拟结果,对未来的加工装备作出探讨和说明;同时提供了多种可供选择的思路和方法.该文着重于理论探讨,从多个方面提供了关于旋转磁场与磁粒的数学模型,可为实际应用提供参考和理论支持.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1磁性研磨加工技术概述

1.1.1引言

1.1.2磁性研磨光整加工的原理及特点

1.1.3磁性研磨加工的研究状况

1.1.4磁性研磨加工的发展趋势

1.2关于本文的选题

1.2.1选题及意义

1.2.2本文主要内容及阅读建议

1.2.3本文的主要创新点

1.3本文所使用的符号说明

第二章旋转磁场磁性研磨加工的计算模型

2.1关于磁场的几个基本物理量

2.2磁性物质与磁性材料的基本知识

2.3旋转磁场的定义及数学表达

2.3.1载流圆环的磁场计算

2.3.2单层密匝螺线管的磁场计算

2.3.3载流螺线管回转运动产生的磁场表达

2.4磁粒在旋转磁场中的磁化

2.5磁粒在旋转磁场中的受力

第三章微小零件旋转磁场磁性研磨加工装置

3.1旋转磁场的产生形式及原理

3.2实现加工的装置

3.2.1螺线管磁极的材料

3.2.2磁极与加工区域的尺寸和位置关系

3.2.3用于限定加工区域的介质对区域内磁扬的影响分析

3.3产生相对运动的方法

3.3.1限制薄片工件的运动

3.3.2搅拌物

第四章微小零件旋转磁场磁性研磨加工机理分析

4.1实现研磨加工的必要条件

4.2磁性磨粒在旋转磁场作用下的运动分析

4.3磁粒所受的转矩及转动分析

4.4磨料中工件的受力分析

4.5工件/磁粒的混合比

第五章旋转磁场磁性研磨计算机模拟分析

5.1关于计算机模拟

5.2旋转磁场的磁场分布模拟

5.3旋转磁场中磁性磨粒的运动模拟

第六章结论和结束语

参考文献

附录相关数学公式的求解说明

A.关于电流环磁场计算中的角度计算

B.旋转磁场中相关几何量的计算

C.关于磁场力的偏导计算

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢