金属材料磁流变光整加工技术研究

摘要

金属材料磁流变光整加工技术利用磁流变液在磁场作用下的流变性，使磨料与工件之间产生磨削作用力来实现光整加工作用。与传统的光整加工方法相比金属材料磁流变光整加工技术具有较好的柔性和可控性，能实现金属材料复杂型面的光整加工且不影响工件表面的物理力学性能。
　　本文研究了磁流变抛光液的成分、性能和制备工艺，配制出满足金属材料磁流变光整加工要求的磁流变抛光液;在对磁流变抛光液流变机理研究的基础，分析了磁流变抛光液中磨料磨削工件的微观结构及金属材料磁流变光整加工机理，计算分析加工区域磁流变抛光液的剪切应力，并建立了材料去除模型。研究了实验装置中的磁场发生模块，结合磁路设计理论及加工原理改进原磁极布置方式，利用ANSYS对加工区域磁场的强度和分布进行仿真分析，ANSYS分析结果证明改进是有效的。选择主要实验参数及其水平，用正交实验法设计实验，研究金属材料磁流变光整加工工艺，分析各参数对加工效果的影响规律，并找出针对特定材料的最佳工艺参数组合。通过上述的理论和实验研究，本实验得出了金属材料磁流变光整加工中针对硬铝2A12和淬火40Cr的最佳工艺参数，在该工艺参数下，硬铝2A12和淬火40Cr的加工表面粗糙度值分别可达到Ra0.275和Ra0.14。

目录

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 光整加工技术概述

1．2．1 光整加工技术的特点

1．2．2 零部件的表面质量对其性能及寿命影响

1．3 光整加工技术国内外的研究现状和趋势

1．3．1 国内外的研究现状

1．3．2 光整加工技术分类及其发展趋势

1．4 基于磁流变效应的光整加工技术

1．4．1 磁流变抛光技术

1．4．2 磁流变磨料流光整加工技术

1．4．3 球头磁流变光整加工技术

1．5 金属材料磁流变光整加工技术

1．6 课题研究的主要内容

1．6 本章小结

2 金属材料磁流变抛光液研制

2．1 引言

2．2 磁流变抛光液的研究

2．2．1 磁流变液的概述

2．2．2 金属材料磁流变抛光液成分

2．3 磁流变抛光液的配制

2．3．1 磁流变液稳定性能的研究

2．3．2 金属材料磁流变抛光液配制

2．4 本章小结

3 金属材料磁流变光整加工机理研究

3．1 引言

3．2 磁化特性和磁流变效应

3．3 材料去除原理研究

3．4 材料去除模型建立

3．5 结论

4 实验装置的设计

4．1 引言

4．2 实验装置的总体设计

4．2．1 实验装置的设计

4．2．2 磁场发生装置的选择与设计

4．3 磁极布置方式的ANSYS分析

4．3．1 ANSYS前处理

4．3．2 ANSYS后处理及结果分析

4．4 实验条件

4．4．1 实验设备及材料

4．4．2 测量装置

4．5 本章小结

5 工艺实验研究

5．1 引言

5．2 实验方案制定及工艺实验参数的选取

5．2．1 实验方案制定

5．2．2 工艺实验参数的选取

5．3 硬铝2A12工艺实验研究

5．3．1 工艺实验参数对光整加工效果影响规律研究

5．3．2 工艺参数的正交实验优化

5．4 淬火40Cr的正交实验研究

5．4．1 工艺参数的正交实验

5．4．2 实验结果与优化分析

5．5 工艺实验总结

5．5．1 磁流变抛光液的补水及回收

5．5．2 工艺路线的规划

5．6 本章小结

6 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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