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模具作为生产相应零件、产品的关键工具,其自身的精度及表面质量对产品品质有着重要的决定作用。精密的模具加工技术有效应用于加工中心制造,并且是发动机制造的最重要方法之一。目前模具特别是复杂型腔的加工主要以手工打磨的方式为主,生产效率低,并且质量难以稳定。本文根据弹性发射理论并结合液流动压原理,进行了模具液流悬浮抛光的理论及动态参数试验研究,为基于液流悬浮方法进行模具自动化抛光提供了重要工艺参数。主要工作内容如下:
1、从磨粒剪切和宏观作用角度对液流悬浮抛光进行了机理分析。一方面磨粒对工件表面的撞击导致了材料的塑性变形,并在一定作用时间后使其表面粗糙度降低;另一方面,从摩擦学角度分析了液流悬浮下材料除去的模型,材料去除效率与液流动压和流场在抛光表面切向速度梯度有着直接关系。该速度梯度不仅与加工间隙有关,且是Z的变化函数;而液流动压力基本呈抛物线分布。另外本文对抛光区进行了CFD仿真分析,结果与理论分析基本吻合。
2、试验研究了液流动压力与抛光工具转速和加工间隙的关系。在一定的加工间隙下,液流动压力随着转速的提高逐渐增大,但都存在极值,并且在加工间隙差别比较大时,极致出现的转速也不相同;对于转速在3500rpm以下,加工间隙对液流动压力影响并不明显;但当转速提高到5000rpm以上时,液流动压力随着间隙的扩大有明显降低,并带有一定的波动。
3、试验研究了抛光中动态参数,包括最小加工间隙、抛光工具转速及液流动压力对表面粗糙的影响。最小加工间隙的减小或转速的增大有利于提高抛光效率,但液流动压力只是在某一区域与工件表面粗糙度的变化形成了单调关系。另外通过拟合分析获得了试验条件下Ra(h0,n)的解析函数,其R2adjusted=0.9837,具有较高的精度。从粗糙度随时间变化关系的角度出发,简要分析了抛光过程中材料去除过程。对于粗糙面而言,材料去除效率比较高,随着表面质量的提高,材料除去效率降低,最终到达一个稳定的阶段。