基于磁流变抛光液微结构的抛光装置设计及抛光性能研究

作     者：喻红 

作者单位：重庆理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈松;刘玉玺

授予年度：2024年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：磨粒析出机理 磁流变抛光 材料去除模型 材料去除特性试验 

摘      要：针对磁流变抛光加工后工件表面质量不均匀的问题,通过模拟抛光液中颗粒在磁场下的演化过程,研究磨粒的析出机理,结合磁偶极子理论及体系能量最小理论,分析磁流变抛光液在磁场作用下形成的体心立方结构,建立该结构的剪切屈服应力模型,结合流体动压原理及Preston方程,建立基于体心立方结构的材料去除模型及表面粗糙度模型,基于该模型设计一种磁流变抛光装置,并通过该装置进行抛光试验,研究相关抛光参数对抛光效果的影响。 论文首先基于磁偶极子理论及分子动力学理论,建立磁流变抛光液的微观动力学模型,并对磨粒和磁性颗粒进行了运动学和动力学分析。模拟外加磁场作用下磁流变抛光液中磁性颗粒的成链过程及磨粒的析出过程,搭建磁流变抛光液的微观观测试验台,研究磨粒的析出机理,揭示在动态磁场作用下磨粒的析出规律。 其次,基于磁流变液流变特性及磨粒的析出机理研究,分析磁流变抛光材料去除机理,基于体系能量最小理论探究磁流变抛光液的体心立方结构,推导体心立方结构的剪切屈服应力模型,结合流体动压原理建立基于体心立方结构的材料去除模型和表面粗糙度模型,选取相应工艺参数进行了试验,验证本文建立材料去除模型及表面粗糙度模型的准确性。 然后,基于磁流变抛光原理及流体动压抛光理论,提出一种磁流变流体动压抛光方法,并设计一种磁流变抛光装置;对磁流变抛光装置中磁场发生器进行设计,并针对不同磁体排列方式及不同磁极方向进行仿真分析;对磁流变抛光液的流体动压力进行分析,研究各结构参数对流体动压力的影响,完成对抛光盘楔形结构的设计及优化。 最后,基于所设计的磁流变抛光装置,制备磁流变抛光液进行磁流变抛光试验,研究加工时间、工件转速、加工间隙等关键工艺参数对抛光质量的影响,结合流体动压效应的产生原理及磁流变抛光加工原理,选取工件转速、磁场转速、加工间隙进行正交试验,获得最佳抛光工艺参数,选取最佳抛光参数进行试验,得到高质量的表面加工结果。