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基于刚性散体的抛光头柔度控制与抛光技术研究

何洋  
【摘要】: 随着科学技术的进步和制造业的不断发展,模具的应用日益广泛,特别是在航空航天、汽车制造业等高新技术领域。模具的制造设计水平已经成为衡量一个国家工业发展水平的重要标志。但是,国内外对模具表面的精加工多以手工抛光为主,去除效率低,加工周期长,质量也不稳定。为解决这些问题,本文提出了一种新的柔性抛光技术——基于刚性散体的柔度连续可调抛光技术。基于刚性散体的柔度连续可调抛光技术是柔性抛光技术(如气囊抛光和磁流变液抛光)的延续,是一种可以得到高精度和高效率的先进抛光技术,是一种具有较强创新性、实用性的模具自由曲面抛光技术,值得进行积极探索和推广应用。该抛光技术用于金属模具的抛光,可以精确地控制被抛光工件的型面,材料去除效率高,对于模具的粗抛很有意义。本文研究的内容主要包括以下几个部分: 1、在对国内外模具抛光技术和应用状况进行分析后,结合本项目抛光技术的特点,基于散体力学、电磁学原理及偶极子的物理模型,建立以理想铁球为研究对象的模型,并通过剪切试验对这一理想铁球模型进行修正。 2、基于修正的力学模型,开发了一种应用于模具自由曲面抛光的机器人抛光系统。该系统利用MOTOMAN-HP20型机器人作为抛光工具的载体,通过对该型机器人的控制实现抛光轨迹的自动规划,从而构成一套完整的自动化抛光系统。与传统的刚性抛光方式相比,由于该系统采用柔性技术,抛光头刚度可随磁场强度实时调整,且其不同的抛光轨迹均可通过机器人的控制加以实现,因此该系统能够实现不同型面的柔性抛光。经试验验证,该抛光技术切实可行,去除效率高。 3、为本抛光技术在模具行业内的推广应用,在分析机床功能和运动要求的基础上,设计了基于刚性散体的柔性抛光原型样机,并对其中的关键技术进行分析和研究。 本文对磁控散体抛光的原理和应用进行了初步探讨,为今后进一步的研究打下了良好的基础。


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