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新型磨料流加工设备的仿真设计与实验研究

柳东  
【摘要】: 磨料流加工作为一种高效率的金属表面光整加工方法,其工艺及设备在小型异形零件的去毛刺和光整加工生产领域得到广泛应用。现今国内外磨料流加工使用较成熟的除单滚筒抛光外,主要是卧式行星式滚筒抛光和碗式振动抛光。就这几种加工方法的工艺研究已经非常成熟,并且已理论化。随着现代社会对零件表面质量要求得越来越高,以及光整技术在生产中的推广应用,为了进一步提高产品质量、增加效率、降低工艺成本、节约劳动力和改善工人劳动条件,迫切要求提出磨料流加工新技术、新工艺。 本文针对目前使用成熟的卧式行星式滚筒抛光和碗式振动抛光方法,分析得出其工作原理统一的出发点:通过某种方式使料筒内磨料颗粒与加工工件获得复杂的运动轨迹,从而使磨料对工件产生更大量级上的碰撞、挤压和微量的磨削,更好地实现对工件去毛刺、倒棱及表面光整加工,更大限度地提高工件的表面质量。以此为研究思路,研发一种介于滚抛与振抛之间的新型抛光方法。 新型研磨机在结构上采用行星机构与四杆机构,在连杆机构中,连杆上各点的轨迹是各种不同形状的曲线(称为连杆曲线),其形状还随着各构件相对长度的改变而改变,从而可以得到形式众多的连杆曲线,我们可以利用这些曲线来满足不同轨迹的设计要求。从理论上利用采用MAPLE对设计方案进行动态分析,根据工作要求确定设备的传动函数曲线,用经验方法初步选定机构的几何参数,根据运算结果得到实际传动曲线修正机构参数,为下一步运动模型的建立做好铺垫。根据修正的机构参数建立运动模型,通过进一步地运动学与动力学仿真分析最终确定新型研磨设备的设计参数。 新型磨料流设备加工装配成机后,需要对其工件加工性能进行评定。工件研磨表面粗糙度是衡量工件表面质量的主要技术指标,通过对工件研磨表面粗糙度的测定,能直接反映出磨料流设备的研磨加工效果。通过对新型磨料流设备和由天津工业大学抛光研究所生产的FY-Ⅶ型行星式滚抛机进行的实验参数比较,验证了此项研究的成功性,这对磨料流加工技术的发展与进步具有重要的现实意义。


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