随着航空航天、医疗器械和汽车轻量化等先进制造技术的快速发展,铝合金零件由于具有密度小,强度高,导电导热性能良好等优点,已经成为了结构装置中的关键零部件。但由于很多具有自由曲面的铝合金零部件具有复杂的结构形状,且其内部表面的精度要求较高。现有的抛光方法在自由曲面内腔抛光上存在着诸多限制。针对这一情况,本文利用了流体抛光加工这一特性,通过磁力操作控制磁力搅拌子在工件内部的转动,实现磁性抛光液涡旋流动,达到抛光的效果。具体研究内容如下:(1)通过对磁场发生装置的研究,本文利用磁力环形驱动的原理,设计了一种永磁场涡旋抛光装置。其装置设计过程主要包括永磁体选择设计、磁性搅拌装置设计和磁性抛光液的配制等。本文选用N35钕铁硼材质的长方形带孔永磁体和磁力搅拌子,将方形永磁体固定在可随电机旋转的外转子上,以此产生旋转的空间磁场;待抛工件内部的磁性搅拌装置包含了磁力搅拌子和限位装置,其中限位装置限制磁力搅拌子的位移,使其能够在待抛工件容器正中心带动磁性抛光液转动;最后对磁性抛光液的配制进行研究,分析其组成成分和配比。(2)利用COMSOL Multiphysics软件中AC/DC模块对旋转磁场装置部分进行仿真分析。首先对固定在外转子上方形永磁体的横、纵向布置方式对磁力搅拌子的磁力进行分析;再对双对侧、双三侧、四侧和八侧布置四种情况下的永磁体环形布置方式对磁力搅拌子的磁扭矩进行分析。通过比较磁力搅拌子所受到的磁力、磁扭矩大小确定出外部方形永磁铁的最佳布置方式。最后对磁力搅拌子的旋转条件进行分析,得出其初始旋转角度与位置高度的关系式。(3)利用COMSOL Multiphysics软件中CFD模块对待抛容器内壁表面的抛光效果进行分析。首先对磁性抛光液及其中的磁性磨粒进行两相流流动分析,分析其中的抛光磨粒在容器内壁表面上的浓度聚集情况,并绘制出内壁表面上的磨粒浓度随时间的一维变化曲线;再对容器内磁性抛光液的流速进行分析。本文在给定内部磁力搅拌子的转动速度前提下,对容器内壁表面上的磨粒运动速度进行分析,并绘制出内壁表面上的磨粒速度随时间的一维变化曲线。(4)利用PRESTON经验方程,建立起涡旋抛光装置中的材料去除函数模型。通过之前对磁性抛光液的流动仿真分析研究,可得出待抛工件内壁表面上的压强参数、流速参数和磁力搅拌子转速之间的数据关系,利用MATLAB软件拟合数据曲线,得出相关参数的拟合公式。最后,针对每一组磁力搅拌子不同的旋转速度都进行实验,得出每一组情况下的实验去除率;通过比较理论去除率,利用MATLAB最小二乘法得出PRESTON经验方程中的比例系数K_p,从而建立起材料去除函数模型。