提高弯管内表面抛光质量及效率的试验研究

发布时间：2017-09-09 09:14

  本文关键词：提高弯管内表面抛光质量及效率的试验研究

  更多相关文章： 磁力研磨 弯管 表面粗糙度 表面形貌 加工效率

【摘要】：随着国防工业、食品、医疗及化工机械等的高速发展,空间弯管在发动机、气体输送、流体输送中得到了广泛应用,但在压制及折弯过程中弯管内表面上会出现条纹、褶皱及凹坑等表面缺陷,导致输送过程中油污阻塞、气压波动,从而使发动机工作不稳定、工作效率降低。对弯管内表面进行光整处理、去除表面缺陷十分重要,但用传统的方法很难对弯管内表面进行抛光处理,因此有学者提出利用磁力研磨法结合六自由度机械臂光整加工弯管内表面,并取得了较好的加工表面质量,但六自由度机械臂造价昂贵,大多数中小型企业难以承受其高昂的费用,限制了磁力研磨法在工厂中的大范围应用,因此自主研发了基于磁力研磨法的手持式弯管抛光机代替六自由度机械臂,以降低加工成本、促进磁力研磨法在工厂中的应用。本文以磁力研磨加工机理为基础,对磁性磨粒的受力分析及磁力研磨过程中的材料去除机理进行了分析研究,得出影响研磨效率及研磨质量的几种加工因素,其中最主要的因素为研磨压力。通过对材料去除机理的分析得出研磨过程中材料的去除是机械-化学共同作用的结果。文中对弯管抛光机两种预定方案的优缺点进行了分析,最终确定了基于导向装置的弯管抛光机方案,并在查阅大量国内外文献的基础上研制出了手持式弯管内表面抛光机,其由抛光机主体、驱动部分、传动部分及抛光部分组成。通过Ansoft Maxwell软件对抛光部分的磁极头棱边倾斜角度及磁极头表面是否开槽对加工区域磁感应强度的影响进行了模拟分析,得出磁极头棱边倾斜角为60°时加工区域的磁感应强度最大的结论。对弯管抛光机的性能及磁力研磨加工质量进行了试验研究,磁研磨法抛光弯管内表面时,在弯管内部单纯添加磁性磨粒也可达到光整目的,但加工效率及加工质量不是很理想。由研磨工艺数学模型可知提高研磨压力是提高研磨效率的有效手段,因此为提高加工效率在弯管内部投入体积不同的球形辅助磁极,但随着球形磁极体积增大,发生了球形磁极与管件内表面相互磨损现象,因此利用柱形辅助磁极来解决此问题。但使用柱形辅助磁极对弯管内表面抛光时,柱形磁极体积选择不当容易产生轨迹干涉问题,使用圆柱面切割球形磁极获得的柱形磁极可以避免干涉问题的产生。有限元分析及试验结果表明:柱形磁极作为辅助磁极时,较球形磁极可以获得更大的研磨压力,加工效率较高,且加工后工件表面形貌质密、均匀。而且使用柱形辅助磁极时,加工区域增多因此增大了研磨面积,且磁性磨粒的研磨轨迹更加复杂、密集,有效缩短了加工时间、提高了加工效率。
【关键词】：磁力研磨 弯管 表面粗糙度 表面形貌 加工效率
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG580.692
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1. 绪论10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 弯管内表面光整加工技术的国内外研究现状11-15
• 1.2.1 两相螺旋流光整加工技术11-12
• 1.2.2 电化学光整加工技术12-13
• 1.2.3 磨粒流光整加工技术13
• 1.2.4 旋转喷射流光整加工技术13-14
• 1.2.5 磁力研磨光整加工技术14-15
• 1.3 磁力研磨光整加工技术简介15-17
• 1.3.1 磁力研磨光整加工技术的特点15-16
• 1.3.2 磁力研磨光整加工技术的研究现状16-17
• 1.4 本课题的主要研究内容17-18
• 1.4.1 研究课题的来源17
• 1.4.2 本课题的主要研究内容17-18
• 2. 弯管内表面磁力研磨加工机理18-30
• 2.1 弯管内表面加工原理18-19
• 2.2 钕铁硼永磁铁简介19-20
• 2.2.1 钕铁硼永磁铁的性能及参数19-20
• 2.2.2 应用前景20
• 2.3 磁性磨粒简介20-24
• 2.3.1 磁性磨粒的组成及特性20-21
• 2.3.2 磁性磨粒的制备21-22
• 2.3.3 磁性磨粒受力分析22-24
• 2.4 磁性磨粒的材料去除机理24-26
• 2.4.1 微量切削与挤压机理24-25
• 2.4.2 多次塑变磨损机理25
• 2.4.3 机械—腐蚀磨损机理25-26
• 2.5 影响研磨效率的因素分析26-29
• 2.5.1 磁极几何形状的影响26-28
• 2.5.2 磁极转速的影响28-29
• 2.5.3 加工间隙的影响29
• 2.6 本章小结29-30
• 3. 手持式弯管抛光机设计方案的提出及确定30-38
• 3.1 基于双目视觉的手持式弯管抛光机30-34
• 3.1.1 方案概述30-31
• 3.1.2 双目立体视觉简介31-34
• 3.1.3 方案的优缺点34
• 3.2 基于导向装置的手持式弯管抛光机34-36
• 3.2.1 方案概述34-35
• 3.2.2 方案的优缺点及最终方案的确定35-36
• 3.3 本章小结36-38
• 4. 手持式弯管抛光机的设计38-56
• 4.1 弯管抛光机主体部分设计38-39
• 4.1.1 弯管抛光机运动分析39
• 4.2 弯管抛光机抛光装置设计39-54
• 4.2.1 动力部分设计40-42
• 4.2.2 传动部分设计42-46
• 4.2.3 导向部分设计46-47
• 4.2.4 磁回路有限元分析47-51
• 4.2.5 可加工弯管的范围51-54
• 4.3 本章小结54-56
• 5. 磁力研磨抛光弯管内表面的试验研究56-72
• 5.1 弯管内表面抛光的试验装置及试验条件56-59
• 5.1.1 试验装置56
• 5.1.2 试验条件56-57
• 5.1.3 试验结果与分析57-59
• 5.2 球形辅助磁极对加工效率及加工质量的影响59-64
• 5.2.1 球形磁极的体积对加工效果的影响59-64
• 5.3 柱形辅助磁极对加工效率及加工质量的影响64-70
• 5.3.1 加工原理64-65
• 5.3.2 试验条件65-66
• 5.3.3 辅助磁极的运动轨迹分析66-67
• 5.3.4 磁场强度理论分析67-68
• 5.3.5 表面粗糙度及表面形貌的变化68-70
• 5.4 本章小结70-72
• 6. 总结与展望72-74
• 6.1 总结72-73
• 6.2 展望73-74
• 参考文献74-77
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况77-78
• 致谢78-79
• 作者简介79-80

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本文编号：819568