论文部分内容阅读
柔性夹具在不规则件和薄壁件加工中有着广泛的应用前景。本文结合柔性夹具的技术要求和磁流变液响应快、可逆、能耗低、易控制的特点,提出了一种适用于针阵列型磁流变柔性夹具的新型顶针单元结构。论文结合柔性夹具的应用特点,对磁流变液剪切力测量装置、适用于柔性夹具的磁流变液、以及磁流变柔性夹具顶针单元的结构设计和阻尼力特性等几个方面进行实验研究。主要的研究内容如下:
1.根据磁流变液器件的特点,结合磁路欧姆定律,确定了磁流变液剪切力测量装置的磁路设计原则,然后,根据磁流变液的壁面效应,通过实验对剪切碟片的材料进行了优选。在此基础上,运用机械设计原理和实验力学的测试方法,自行研制了一套磁流变液剪切力测量装置。
2.分析了磁流变液的组分特性和流变机理；利用实验方法,从钛酸酯偶联剂、油酸、磺酸钠、聚乙二醇、OP乳化剂、三聚磷酸钠6种常用添加剂中优选了防沉降性较好的新型钛酸酯偶联剂和聚乙二醇添加剂组合；采用单因素实验法,研究了羟基铁粉的体积含量、硅油粘度和两种添加剂的体积含量对磁流变液的沉降稳定性和剪切屈服应力的影响规律,分析了钛酸酯偶联剂和聚乙二醇的改性作用机理；在此基础上,结合柔性夹具应用的需要,采用多因素寻优方法,通过大量的实验,成功研制了两种剪切屈服强度高、沉降稳定性良好的基于新型添加剂组合的磁流变液。
3.根据剪切阀式顶针的工作原理,推导了它的阻尼力计算公式,建立了参数化的顶针有限元模型,以顶针的阻尼力为优化目标,结磁固耦合有限元分析和一阶优化方法,对顶针的结构进行了优化,并制作了顶针试验单元。在此基础上,对灌装MRF270/50磁流变液的顶针单元的阻尼力进行了测量,实验结果表明,优化后的顶针阻尼力的实验值与理论值基本吻合,阻尼力的平均误差为4.75％,获得了较好的优化效果。最后,通过实验测试了顶针在灌装自制磁流变液后的阻尼力特性,对比分析了MRF270/50和自制磁流变液的差异及其因为,并对磁流变液的配方提出了改进建议。