隨著航空航天器件的微型化,國防高技術武器的輕型化,微機電系統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、復雜內部型腔結構的超精密加工。

  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拋光的力學特性和運動特性進行了分析。然后根據試驗零件的結構特征,應用GAMBIT軟件完成了微小孔流體拋光模型的創建和網格劃分工作,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值模擬來分析研磨介質的流動狀況。

  微小孔流體拋光裝置

  通過數值分析,可模擬研磨介質的靜態壓強、動態壓強、速度、湍流動能、湍流強度、有效粘度和湍流粘度等參數,為流體拋光機加工工藝研究提供理論依據。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對微小孔表面精度的影響規律。

  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,得到了最佳表面質量的流體加工工藝參數。

  最后,為了獲得流體加工微小孔流道表面最佳工藝參數組合,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組合。

  通過對信噪比的分析,獲得了各加工參數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,可用于指導后續零件的批量生產,為數控流體拋光機床的研發應用提供了技術支持。