随着5G信号与无线充电技术的发展,金属手机后盖由于具有较高的电磁信号屏蔽性而开始逐步退出中高端手机后盖市场,氧化锆陶瓷手机后盖则凭借优秀的质感、抗摔耐磨、低电磁信号屏蔽性等优良特性逐步在手机后盖市场中脱颖而出。尽管氧化锆陶瓷作为工程陶瓷中断裂韧性最佳的陶瓷材料,但其高达8.5的莫氏硬度仍旧导致了氧化锆陶瓷手机后盖抛光存在着低良品率、低效率、高成本的问题,基于此情况,本文提出一种基于工业机器人的恒压力柔性抛光方案,搭建针对氧化锆陶瓷手机后盖的抛光实验平台,并开展大量抛光工艺实验研究,致力于实现3D氧化锆陶瓷手机后盖高效经济、高表面完整性的抛光。本文主要研究内容与成果如下:(1)提出了基于工业机器人的恒压力柔性抛光方案。针对CNC设备抛光氧化锆陶瓷手机后盖易出现微裂纹损伤的现象,本文研究氧化锆陶瓷抛光的材料去除机理,发现通过控制抛光压力能够实现材料的塑性去除,因此本文根据打磨抛光机器人的高自由度、高自动化、恒压力控制等特点,提出了基于工业机器人的恒压力柔性抛光方案。(2)设计并搭建了由工业机器人、抛光磨头、恒力装置、工作台及夹具五部分组成的工具型机器人抛光实验平台。首先打磨抛光机器人选型为ER20-C10;而后通过实验对比分析三种抛光磨头的优缺点,选择圆盘砂光磨头抛光氧化锆陶瓷手机后盖;然后优化夹具结构,确保抛光过程中氧化锆陶瓷手机后盖受力均匀,而且能够手动调整氧化锆陶瓷手机后盖的整体水平度,提高抛光质量;最后提出了以气缸作为动力元件的恒力装置设计方案,分别对其硬件系统与软件系统进行优化设计,并且采用基于自整定参数的模糊PID算法,提高了恒力测控系统的反应速度,实现了抛光压力的恒定控制及在线跟踪显示。(3)工艺实验研究。优化3D氧化锆陶瓷手机后盖抛光路径,并且研究抛光过程中磨具倾角大小对抛光效果的影响规律;针对氧化锆陶瓷手机后盖抛光的表面质量预期标准,将其抛光过程划分为粗抛、半精抛、精抛与光抛四个抛光阶段;采用单因素法研究砂碟磨料种类、砂碟粒度、抛光压力、横向进给速度及抛光时间对氧化锆陶瓷手机后盖抛光效果的影响规律,最终得到如下最佳抛光工艺参数:粗抛阶段,砂碟粒度为300#,抛光压力为35N,横向进给速度为300mm/min,抛光时间为15min,表面粗糙度由初始500nm降至200nm以下;半精抛阶段,砂碟粒度为800#,抛光压力为20N,横向进给速度为300mm/min,抛光时间为15min,表面粗糙度降至80nm以下;精抛与光抛阶段,磨具类型分别为1200#砂碟与氧化铈抛光皮,抛光压力为10N,横向进给速度为360mm/min,抛光时间为20min,最终表面粗糙度降至15nm以下。