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论文中英文摘要
作者姓名:邱腾雄
论文题目:面向模具曲面的磁性研磨加工技术的研究
作者简介:邱腾雄,男,1981年10月出生,2005年7月广东海洋大学本科毕业取得工学学士学位,同年考入广东工业大学机电工程学院全日制硕士研究生,2005年9月师从为阎秋生教授,于2008年6月获工学硕士学位,现就职于富士康科技集团。研究方向为精密研磨抛光加工研究,研究内容是广州市科技计划项目“汽车模具大型曲面精密磁性研抛数控机床研制(项目编号:2005Z3-D0021)”和广东省科技计划项目“汽车模具曲面磁性研磨数控机床研制(项目编号:2005B50101018)”的主要组成部分。
中文摘要
模具工业是国家的基础工业和民族工业,在现代工业中具有举足轻重的作用。成型加工的成功与否90%由模具设计结构的合理性和制造工艺的稳定性所决定,模具技术水平已经成为衡量一个的重要标志。汽车工业作为我国国民经济支柱产业之一,已成为国内最大的模具用户,目前全行业基本车型达到170余种,改装车型430余种,汽车改型时约有80%的模具需要更换,而一个型号汽车所需模具达千副,价值上亿元,可以说汽车模具是一个具有广阔发展前景的朝阳产业。在模具加工过程中,成形曲面的研磨抛光加工是模具加工的最后一道工序,直接影响到制品的质量和模具的寿命。由于模具成形曲面的复杂性和多样化,除了电火花加工目前仍然有一定数量的光整加工依赖手工完成。尤其对于大型模具成形面,手工研磨加工效率低、质量不稳定,已成为制约模具工业发展的技术瓶颈之一。
磁性研磨加工的原理是利用磨料在磁场作用下沿磁力线方向相互衔接形成“磁串”,在磁性工具基体的顶端进而形成“磁刷”,磁性工具基体的运动带动磁刷产生一个作用于工件表面的研磨压力
和划擦效果,在磁场保持力、研磨压力、磁性工具旋转的切向力共同作用下,在磁性工具与工件表面的间隙中保持磁性磨料聚集形成对工件表面局部的研抛加工。
磁性研磨加工方法由于具有较好的柔性和自适应性,在加工模具成形面方面具有独到的效果。本文在对磁性研磨加工过程中磁性磨粒受力、磁性研磨机理分析的基础上,通过3轴数控运动控制磁性工具在模具曲面的扫描,实现曲面精密研磨加工达到同步提高曲面形状精度和表面精度目的,通过理论分析和加工实验,对面向模具曲面磁性研磨加工的相关技术进行了研究和探索,主要进行了如下4方面的研究工作。
首先,仿真分析、结构优化、研制开发磁性研磨装置。对磁性研磨装置和磁性研磨数控加工的技术方案进行了全面的分析,着重就基于数控机床的磁性研磨装置的电磁感应器各部分材料及结构进行了详细的方案论证。磁性研磨加工的关键技术之一是磁性研磨装置的设计和研制,其中电磁感应器结构设计优化是核心,因此根据电磁场有限元计算理论中的静磁场理论,提出用于磁感应器磁场分布仿真分析和磁感应器结构优化设计的磁场有限元分析方法。
磁性研磨加工装置采用铁芯旋转(作为研磨工具基体)、励磁线圈固定的结构,应用有限元分析软件Maxwell建立了电磁感应器仿真分析模型,并根据磁性研磨加工过程确定边界条件。通过建模对电磁铁芯直径、磁极工具形状、电磁铁芯悬伸量、加工区域磁场分布、励磁电流和加工间隙对于加工区域磁场的影响进行了系统的分析,结果表明,铁芯直径取大值、铁芯端部锥台形状、铁芯悬伸量取小值、加工间隙1.