隨著航空航天器件的微型化,國防高技術(shù)武器的輕型化,微機電系統(tǒng)元件及民用各類型智能探測器的應用,微小孔零件在制造業(yè)中應用越來越廣泛,流體拋光機加工精度及表面性能要求越來越高,對微小孔超精密加工的需求越來越迫切。 

  加工這一新的流體拋光機加工工藝具有良好的表面精加工能力,特別適合于各類復雜異型孔零件、微小孔、復雜內(nèi)部型腔結(jié)構(gòu)的超精密加工。

  本文首先在理論上對高分子研磨膏拋光機理進行了探討,對微小孔加工特性及研磨膏的運動方式進行了分析,并對流體在圓柱形流道內(nèi)拋光的力學特性和運動特性進行了分析。然后根據(jù)試驗零件的結(jié)構(gòu)特征,應用GAMBIT軟件完成了微小孔流體拋光模型的創(chuàng)建和網(wǎng)格劃分工作,利用流體力學軟件FLUENT針對不同微小孔流道形狀進行二維及三維數(shù)值模擬來分析研磨介質(zhì)的流動狀況。

  微小孔流體拋光裝置

  通過數(shù)值分析,可模擬研磨介質(zhì)的靜態(tài)壓強、動態(tài)壓強、速度、湍流動能、湍流強度、有效粘度和湍流粘度等參數(shù),為流體拋光機加工工藝研究提供理論依據(jù)。在此基礎上設計了微小孔拋光裝置并對裝置的液壓缸、磨料缸及其支座進行了有限元分析,進而完成了微小孔拋光裝置及其夾具的研制以及數(shù)控微小孔拋光機床的總體設計工作。

  通過流體拋光機實驗證實,該裝置設計合理,可滿足微小孔加工的需要。以自行研制的拋光液對加工微小孔流道表面的精加工能力進行研究,探討了粒度、濃度、擠壓壓力及加工時間等加工工藝參數(shù)對微小孔表面精度的影響規(guī)律。

  通過對研磨膏加工前后微小孔流道表面精度和表面形貌的檢測,可以確信流體拋光技術(shù)確實可以顯著改善微小孔流道的表面精度和表面形貌,獲得理想的表面精修效果。

  在本文所選定的實驗條件下,得到了最佳表面質(zhì)量的流體加工工藝參數(shù)。

  最后,為了獲得流體加工微小孔流道表面最佳工藝參數(shù)組合,將田口實驗設計法引入微小孔拋光工藝實驗。用田口實驗規(guī)劃L9正交表為實驗平臺,以表面粗糙度為望小型期望目標確定了拋光微小孔最佳工藝參數(shù)組合。

  通過對信噪比的分析,獲得了各加工參數(shù)對微小孔流道表面精度的影響次序。最終獲得的達到預期拋光效果的最佳工藝參數(shù),可用于指導后續(xù)零件的批量生產(chǎn),為數(shù)控流體拋光機床的研發(fā)應用提供了技術(shù)支持。