基于电磁场遥操纵的抛光方法及装置研究
发布时间：2022-08-10 15:07
随着5G时代的临近,在当今社会朝着无人化、机械化、人工智能自动化发展的大浪潮下,超精密加工不仅仅在工业制造领域,更在物流通信,交通医疗,国防工业上每一个角落都发挥着举足轻重的作用,其中涉及到核心元器件使用寿命和使用性能最重要的一步就是超精密抛光。现阶段超精密抛光主要有:气囊抛光、离子束抛光、磁流变抛光和弹性抛光等等,虽然每种方法都能达到纳米微米级的表面粗糙度,但均有一个共同的局限:无法高效的抛光复杂曲面和具有复杂内腔结构的工件。所以本文提出了一种全新抛光形式,在传统抛光、磁流变和磁性磨粒抛光原理的基础上,利用电流的磁效应、毕奥-萨伐尔定律和麦克斯韦方程组,建立了一套能够根据通入导线电流的不同而产生特定旋转磁场和梯度磁场的机构（亥姆霍兹线圈和麦克斯韦线圈）给出了一种全新的外磁场控制抛光头的抛光方式,利用旋转磁场所产生的转矩和梯度磁场所产生的力驱动空间当中任意位置的无固定抛光头,实现抛光头空间中6自由度的运动,最终产生抛光压力和抛光速度,实现内腔抛光并验证抛光原理的可行性,得出了铝合金内腔抛光前后表面质量的差异,利用正交实验验证了影响抛光精度的主导因素。（1）利用毕奥-萨伐尔定律设计出了旋...
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 超精密抛光加工国内外发展现状
1.2.1 化学机械抛光
1.2.2 水合抛光
1.2.3 气囊抛光
1.2.4 离子束抛光
1.2.5 超声波磁流变复合抛光
1.3 超精密加工方法不足与局限
1.4 磁场辅助加工原理和发展
1.4.1 磁性磨粒抛光和磁流变抛光的机理
1.4.2 磁场辅助加工的发展历史
1.4.3 磁性磨粒加工国内外发展历史
1.4.4 磁流变抛光国内外发展历史
1.5 本文研究课题和内容
第2章 空间磁场的理论分析
2.1 引言
2.2 旋转磁场的理论分析
2.2.1 典型线圈的介绍
2.2.2 单个圆形线圈理论分析
2.2.3 一对亥姆霍兹线圈理论分析
2.2.4 均匀区的定义和计算
2.3 梯度磁场的理论分析
2.3.1 单个麦克斯韦线圈理论分析
2.3.2 一对麦克斯韦线圈理论分析
2.4 空间旋转磁场设计和产生机理
2.4.1 旋转磁场的设计
2.4.2 空间磁场的表达
2.5 本章小结
第3章 抛光系统的构建与分析
3.1 引言
3.2 工作台参数确定和选择
3.2.1 旋转磁场强度和梯度磁场梯度的选择
3.2.2 线圈材料的选择和电流大小的确定
3.3 线圈结构参数的计算
3.3.1 亥姆霍兹线圈参数计算
3.3.2 麦克斯韦线圈参数的设计
3.3.3 线圈整体结构布局
3.4 抛光头设计
3.4.1 抛光头的材料选择
3.4.2 抛光头的结构设计
3.4.3 抛光头的抛光片的材料选择
3.4.4 抛光头的受力分析
3.5 本章小结
第4章 磁场分析
4.1 引言
4.2 线圈的磁场分析
4.2.1 一对亥姆霍兹线圈磁场仿真
4.2.2 三组亥姆霍兹线圈磁场仿真
4.2.3 一对麦克斯韦线圈磁场仿真
4.3 线圈的受力分析
4.3.1 抛光头在亥姆霍兹线圈当中所受的力矩
4.3.2 抛光头在麦克斯韦线圈当中所受的梯度力
4.3.3 组合线圈的磁场与受力分析
4.4 本章小结
第5章 磁场遥操纵系统平台搭建与实验
5.1 实验条件
5.1.1 抛光装置
5.1.2 测量系统
5.1.3 抛光液和被加工材料
5.2 抛光因素对抛光质量的影响及其分析
5.2.1 抛光液的选择优化
5.2.2 水平方向内抛光实验
5.3 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于响应曲面法的YG8硬质合金刀片化学机械抛光工艺参数优化[J]. 袁巨龙,毛美姣,李敏,刘舜,吴锋,胡自化,秦长江. 中国机械工程. 2018(19)
[2]亥姆霍兹线圈磁场空间分布的研究[J]. 高静,孙鑫,刘俊伟. 科技通报. 2018(07)
[3]离子束溅射沉积—刻蚀作用下KDP晶体表面粗糙度研究[J]. 王泉,刘卫国,周顺. 科技风. 2018(21)
[4]环形气囊抛光K9光学玻璃的工艺实验研究[J]. 王广林,王新海,马瑾. 机械设计与制造工程. 2018(04)
[5]亥姆霍兹线圈轴线上磁场分布分析[J]. 侯宏涛. 新乡学院学报. 2017(12)
[6]基于矩形亥姆霍兹线圈的大均匀区改进型三维磁场发生器设计与特性[J]. 姜磊,王钰,熊又星. 磁性材料及器件. 2016(05)
[7]亥姆霍兹线圈及麦克斯韦线圈磁场分布及均匀性比较[J]. 宋新昌. 磁性材料及器件. 2016(05)
[8]亥姆霍兹线圈轴平面磁场分布的实验研究[J]. 魏奶萍. 大学物理实验. 2016(04)
[9]临床应用方形与圆形亥姆霍兹线圈对比研究[J]. 董昌华,张永顺. 机电技术. 2016(03)
[10]离子束抛光加工矩形离轴非球面镜[J]. 廖文林,戴一帆,周林,王建敏,袁征,解旭辉. 国防科技大学学报. 2011(01)
博士论文
[1]超声磁流变复合抛光面形误差修正的关键技术研究[D]. 于兴滨.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]蓝宝石光学微腔体的超声水合抛光方法研究[D]. 鲍慧雪.吉林大学 2016
本文编号：3673858
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 超精密抛光加工国内外发展现状
1.2.1 化学机械抛光
1.2.2 水合抛光
1.2.3 气囊抛光
1.2.4 离子束抛光
1.2.5 超声波磁流变复合抛光
1.3 超精密加工方法不足与局限
1.4 磁场辅助加工原理和发展
1.4.1 磁性磨粒抛光和磁流变抛光的机理
1.4.2 磁场辅助加工的发展历史
1.4.3 磁性磨粒加工国内外发展历史
1.4.4 磁流变抛光国内外发展历史
1.5 本文研究课题和内容
第2章 空间磁场的理论分析
2.1 引言
2.2 旋转磁场的理论分析
2.2.1 典型线圈的介绍
2.2.2 单个圆形线圈理论分析
2.2.3 一对亥姆霍兹线圈理论分析
2.2.4 均匀区的定义和计算
2.3 梯度磁场的理论分析
2.3.1 单个麦克斯韦线圈理论分析
2.3.2 一对麦克斯韦线圈理论分析
2.4 空间旋转磁场设计和产生机理
2.4.1 旋转磁场的设计
2.4.2 空间磁场的表达
2.5 本章小结
第3章 抛光系统的构建与分析
3.1 引言
3.2 工作台参数确定和选择
3.2.1 旋转磁场强度和梯度磁场梯度的选择
3.2.2 线圈材料的选择和电流大小的确定
3.3 线圈结构参数的计算
3.3.1 亥姆霍兹线圈参数计算
3.3.2 麦克斯韦线圈参数的设计
3.3.3 线圈整体结构布局
3.4 抛光头设计
3.4.1 抛光头的材料选择
3.4.2 抛光头的结构设计
3.4.3 抛光头的抛光片的材料选择
3.4.4 抛光头的受力分析
3.5 本章小结
第4章 磁场分析
4.1 引言
4.2 线圈的磁场分析
4.2.1 一对亥姆霍兹线圈磁场仿真
4.2.2 三组亥姆霍兹线圈磁场仿真
4.2.3 一对麦克斯韦线圈磁场仿真
4.3 线圈的受力分析
4.3.1 抛光头在亥姆霍兹线圈当中所受的力矩
4.3.2 抛光头在麦克斯韦线圈当中所受的梯度力
4.3.3 组合线圈的磁场与受力分析
4.4 本章小结
第5章 磁场遥操纵系统平台搭建与实验
5.1 实验条件
5.1.1 抛光装置
5.1.2 测量系统
5.1.3 抛光液和被加工材料
5.2 抛光因素对抛光质量的影响及其分析
5.2.1 抛光液的选择优化
5.2.2 水平方向内抛光实验
5.3 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于响应曲面法的YG8硬质合金刀片化学机械抛光工艺参数优化[J]. 袁巨龙,毛美姣,李敏,刘舜,吴锋,胡自化,秦长江. 中国机械工程. 2018(19)
[2]亥姆霍兹线圈磁场空间分布的研究[J]. 高静,孙鑫,刘俊伟. 科技通报. 2018(07)
[3]离子束溅射沉积—刻蚀作用下KDP晶体表面粗糙度研究[J]. 王泉,刘卫国,周顺. 科技风. 2018(21)
[4]环形气囊抛光K9光学玻璃的工艺实验研究[J]. 王广林,王新海,马瑾. 机械设计与制造工程. 2018(04)
[5]亥姆霍兹线圈轴线上磁场分布分析[J]. 侯宏涛. 新乡学院学报. 2017(12)
[6]基于矩形亥姆霍兹线圈的大均匀区改进型三维磁场发生器设计与特性[J]. 姜磊,王钰,熊又星. 磁性材料及器件. 2016(05)
[7]亥姆霍兹线圈及麦克斯韦线圈磁场分布及均匀性比较[J]. 宋新昌. 磁性材料及器件. 2016(05)
[8]亥姆霍兹线圈轴平面磁场分布的实验研究[J]. 魏奶萍. 大学物理实验. 2016(04)
[9]临床应用方形与圆形亥姆霍兹线圈对比研究[J]. 董昌华,张永顺. 机电技术. 2016(03)
[10]离子束抛光加工矩形离轴非球面镜[J]. 廖文林,戴一帆,周林,王建敏,袁征,解旭辉. 国防科技大学学报. 2011(01)
博士论文
[1]超声磁流变复合抛光面形误差修正的关键技术研究[D]. 于兴滨.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]蓝宝石光学微腔体的超声水合抛光方法研究[D]. 鲍慧雪.吉林大学 2016
本文编号：3673858
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