减阻结构化表面磁力抛光的若干问题研究
发布时间：2021-11-29 00:30
减阻结构化表面的加工制造是机械加工领域研究的一个热点问题。超硬磨料加工是制造结构化表面的有效方法之一,但是加工过程中的塑性隆起影响结构化表面的表面质量,所以解决结构化表面制造过程中产生的塑性隆起的问题具有重要的意义。磁力抛光是解决结构化表面隆起变形的有效措施。磁极的结构形态以及它产生的磁场分布特性是影响抛光效率和质量的关键因素之一。为了提高磁极的抛光性能,改善工件表面质量,本文基于生物学的叶序理论,将该模型应用到磁极设计中,并提出了磁铁有序化排布磁极抛光结构化表面的方法。探讨了叶序参数对磁铁排布的影响规律,对比了叶序、错位和阵列排布的优劣,利用三维设计软件建立了磁铁有序化排布磁极的三维模型。为了探索磁铁有序化排布磁极产生均匀磁场的条件,进行了磁场均匀性的仿真,获得了叶序参数、有序化排布等参数的变化对磁场分布均匀性的影响规律。选择数控铣床制备出了磁铁有序化排布磁极,证明了叶序理论应用到磁极制造中的可行性。磁性磨料是影响磁力抛光效率和质量的另一个重要因素。本文提出了以微钢珠为磨料磁性载体,弹性胶黏结磨料的方式制造磁性磨料的制备方法。设计了磁性磨料微观结构;给出了磨粒制造工作规范;制备出了弹...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁力抛光加工示意图
1.2.1.2磁极的设计磁极的设计是为了简化设备，更有效地将磁力抛光应用到生产实践中。在磁极的设计中，南京航空航天大学徐媛媛[34]等以优化气隙磁通密度为目标，设计了表贴式偏心磁极永磁同步电机，如图1.3所示。同时提出设计最优偏心距的新颖方法，并验证了理论解算方法的正确性和有效性。在此基础上通过一台180kW样机永磁体的实际优化设计。（a）磁极不偏心（b）磁极偏心图1.3表贴式永磁同步电机转子结构[34]Fig.1.3Rotorstructureofasurface-mountedPMSM太原理工大学刘静远[35]等通过改变磁极数量和位置的方式对磁极排布方式进行重新设计对比来达到提升磁力抛光机的加工效率的目的。如图1.4所示，a方案中磁极阵列使用了8个圆形永磁极，其中大小磁极均呈菱形分布于尼龙板上，位于短对角线上的小磁极圆心距为160mm，而位于长对角线的小磁极圆心距为220mm;位于短对角线上的大磁极圆心距为380mm，而位于长对角线的大磁极圆心距为400mm；方案b共采用了24个长条形磁极，其中8个位于内圈，16个位于外圈，内外圈磁极均呈圆周阵列布置，相邻磁极方向各异；方案c直径为70mm的小磁极呈菱形布置在尼龙板内环，短对角线为140mm、长对角线为220mm、直径为80mm的大磁极分布于尼龙板中环和外环，中环上大磁极中心距分别为310mm、340mm，外环上大磁极中心距为430mm。经过仿真分析和实验验证了在不改变永磁极材料的前提下，优化磁极布置方式可以得到更好的磁针流态并扩大加工区域，进而提升加工效率，改善加工效果。5
a方案磁极阵列结构b方案磁极阵列结构c方案磁极阵列结构图1.4不同磁极排布方案[35]Fig.1.4Differentmagneticpolearrangement图1.5双面磁力抛光原理图[36]Fig.1.5Schematicdiagramofdouble-sidedmagneticpolishing磁力抛光多数以单面抛光为主，较少有双面同时有效抛光方式。湖南大学阮日新[36]等基于环形磁场励磁的磁力抛光新工艺，通过设计能激励磁环形磁场的电磁铁，如图1.5所示。在此基础上，探讨了电流强度、磁极与工件间间隙、主轴转速和抛光时间工艺等参数对表面粗糙度Ra的影响。设计正交实验方案得出合理的两面磁力抛光工艺参数，并最终取得了具有良好表面粗糙度Ra的两面工件样品。根据实验数据该方法抛光的两个表面的表面粗糙度Ra由最初0.2μm下降到Ra（S）=0.094μm和Ra（N）=0.068μm。辽宁科技大学陈燕[37]等研究发现在磁极表面沿轴线方向开矩形槽可使磁场强度变化率提高，如图1.6所示。以径向磁极为工具的磁力研磨法可实现对整体叶盘6
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁力抛光磁极阵列优化设计及实验研究[J]. 刘静远,李唯东,李文辉,侯志燕,范璐. 现代制造工程. 2019(08)
[2]磁力研磨外圆面的磁极设置及工艺参数优化[J]. 周亚旗,王栋,叶恒宇,杨安. 机械设计与制造. 2018(12)
[3]磨粒流抛光工艺中的磨料模糊优选模型[J]. 王志勇,郭保苏,冯东海,师磊. 制造技术与机床. 2018(01)
[4]旋转磁极辅助磁力研磨对TA18管内表面光整加工[J]. 谭悦,陈燕,曾加恒. 电镀与涂饰. 2017(20)
[5]利用交变旋转磁场去除叶片气膜孔毛刺的试验研究[J]. 李阔,陈燕,张志超,金文博. 航空制造技术. 2017(09)
[6]基于环形磁场励磁的两面磁力抛光试验研究[J]. 阮日新,罗虎,王永强,陈逢军,胡天,尹韶辉. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(04)
[7]紫铜零件小尺寸孔的钻孔加工分析[J]. 何文学,张加锋. 湖南工业职业技术学院学报. 2015(05)
[8]航空发动机整体叶盘磁力研磨光整实验[J]. 陈燕,周锟,牛凤丽,李昌. 航空动力学报. 2015(10)
[9]碳化硅圆柱槽微结构表面的化学机械抛光[J]. 赵清亮,孙智源,郭兵. 机械工程学报. 2015(15)
[10]磁力光整加工平面磁极头设计及仿真[J]. 刘文祎,张桂香. 现代制造工程. 2013(07)
硕士论文
[1]磁力研磨技术的研究与应用[D]. 刘海山.山东理工大学 2008
[2]有序排布钎焊单层金刚石工具研究[D]. 何梦佳.广东工业大学 2007
[3]磨料三维多层可控排布电镀砂轮的若干研究[D]. 侯侠.大连理工大学 2006
[4]基于单片机的旋转磁场磁力研磨加工的计算机仿真与系统设计[D]. 王春仁.大连理工大学 2002
本文编号：3525466
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁力抛光加工示意图
1.2.1.2磁极的设计磁极的设计是为了简化设备，更有效地将磁力抛光应用到生产实践中。在磁极的设计中，南京航空航天大学徐媛媛[34]等以优化气隙磁通密度为目标，设计了表贴式偏心磁极永磁同步电机，如图1.3所示。同时提出设计最优偏心距的新颖方法，并验证了理论解算方法的正确性和有效性。在此基础上通过一台180kW样机永磁体的实际优化设计。（a）磁极不偏心（b）磁极偏心图1.3表贴式永磁同步电机转子结构[34]Fig.1.3Rotorstructureofasurface-mountedPMSM太原理工大学刘静远[35]等通过改变磁极数量和位置的方式对磁极排布方式进行重新设计对比来达到提升磁力抛光机的加工效率的目的。如图1.4所示，a方案中磁极阵列使用了8个圆形永磁极，其中大小磁极均呈菱形分布于尼龙板上，位于短对角线上的小磁极圆心距为160mm，而位于长对角线的小磁极圆心距为220mm;位于短对角线上的大磁极圆心距为380mm，而位于长对角线的大磁极圆心距为400mm；方案b共采用了24个长条形磁极，其中8个位于内圈，16个位于外圈，内外圈磁极均呈圆周阵列布置，相邻磁极方向各异；方案c直径为70mm的小磁极呈菱形布置在尼龙板内环，短对角线为140mm、长对角线为220mm、直径为80mm的大磁极分布于尼龙板中环和外环，中环上大磁极中心距分别为310mm、340mm，外环上大磁极中心距为430mm。经过仿真分析和实验验证了在不改变永磁极材料的前提下，优化磁极布置方式可以得到更好的磁针流态并扩大加工区域，进而提升加工效率，改善加工效果。5
a方案磁极阵列结构b方案磁极阵列结构c方案磁极阵列结构图1.4不同磁极排布方案[35]Fig.1.4Differentmagneticpolearrangement图1.5双面磁力抛光原理图[36]Fig.1.5Schematicdiagramofdouble-sidedmagneticpolishing磁力抛光多数以单面抛光为主，较少有双面同时有效抛光方式。湖南大学阮日新[36]等基于环形磁场励磁的磁力抛光新工艺，通过设计能激励磁环形磁场的电磁铁，如图1.5所示。在此基础上，探讨了电流强度、磁极与工件间间隙、主轴转速和抛光时间工艺等参数对表面粗糙度Ra的影响。设计正交实验方案得出合理的两面磁力抛光工艺参数，并最终取得了具有良好表面粗糙度Ra的两面工件样品。根据实验数据该方法抛光的两个表面的表面粗糙度Ra由最初0.2μm下降到Ra（S）=0.094μm和Ra（N）=0.068μm。辽宁科技大学陈燕[37]等研究发现在磁极表面沿轴线方向开矩形槽可使磁场强度变化率提高，如图1.6所示。以径向磁极为工具的磁力研磨法可实现对整体叶盘6
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁力抛光磁极阵列优化设计及实验研究[J]. 刘静远,李唯东,李文辉,侯志燕,范璐. 现代制造工程. 2019(08)
[2]磁力研磨外圆面的磁极设置及工艺参数优化[J]. 周亚旗,王栋,叶恒宇,杨安. 机械设计与制造. 2018(12)
[3]磨粒流抛光工艺中的磨料模糊优选模型[J]. 王志勇,郭保苏,冯东海,师磊. 制造技术与机床. 2018(01)
[4]旋转磁极辅助磁力研磨对TA18管内表面光整加工[J]. 谭悦,陈燕,曾加恒. 电镀与涂饰. 2017(20)
[5]利用交变旋转磁场去除叶片气膜孔毛刺的试验研究[J]. 李阔,陈燕,张志超,金文博. 航空制造技术. 2017(09)
[6]基于环形磁场励磁的两面磁力抛光试验研究[J]. 阮日新,罗虎,王永强,陈逢军,胡天,尹韶辉. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(04)
[7]紫铜零件小尺寸孔的钻孔加工分析[J]. 何文学,张加锋. 湖南工业职业技术学院学报. 2015(05)
[8]航空发动机整体叶盘磁力研磨光整实验[J]. 陈燕,周锟,牛凤丽,李昌. 航空动力学报. 2015(10)
[9]碳化硅圆柱槽微结构表面的化学机械抛光[J]. 赵清亮,孙智源,郭兵. 机械工程学报. 2015(15)
[10]磁力光整加工平面磁极头设计及仿真[J]. 刘文祎,张桂香. 现代制造工程. 2013(07)
硕士论文
[1]磁力研磨技术的研究与应用[D]. 刘海山.山东理工大学 2008
[2]有序排布钎焊单层金刚石工具研究[D]. 何梦佳.广东工业大学 2007
[3]磨料三维多层可控排布电镀砂轮的若干研究[D]. 侯侠.大连理工大学 2006
[4]基于单片机的旋转磁场磁力研磨加工的计算机仿真与系统设计[D]. 王春仁.大连理工大学 2002
本文编号：3525466
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