流体抛光技术研究【文献综述】

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1、毕业论文文献综述机械设计制造及其自动化流体抛光技术研究精密零件制造中的最终精加工是一种劳动强度大而不易控制的过程，它在全部制造成本中所占的比重有时可高达15%。磨料流加工技术是一种能够保证精度、效率、经济的自动化光整加工方法，是解决精密零件最终精加工的一种有效方法[1]。它是以一定的压力强迫含磨料的粘弹性物质(半流动状态的蠕变体或粘弹性体，称其为柔性磨料或粘弹性磨料)通过被加工表面，利用其中磨粒的刮削作用去除工件表面微观不平材料而达到对工件表面光整加工的目的。磨料流加工是20世纪60年代由美国两

2、公司独立发展起来的，最初应用于航空、航天领域的复杂几何形状合金工件的去毛刺加工。随着科学技术的飞跃发展，在宇航、导弹、电子、计算机等精密机械零件的工艺性能要求不断提高的情况下，以前用手工、机械、化学等方法对零件表面进行抛光、倒角、去毛刺均有其局限性，特别是对零件内小孔径、相互交叉的孔径及边棱进行抛光、倒角、去毛刺更是无能为力；而磨料流加工技术由于具有对零件隐蔽部位的孔、型腔研磨、抛光、倒圆角的作用，又有对外表面各种复杂型面研磨、抛光的能力，因而具有其它方法无法比拟的优越性。目前，这项技术已应用在

3、宇航和兵器工业，同时也扩展到了纺织、医疗、缝纫、精密齿轮、轴承、模具制造等其它机械行业。近年来，Fletcher等研究了磨料流加工中应用的高分子聚合物的热特性和流变性，认为介质的流变性对磨料流加工的成败具有重要的作用。Davies和Fletcher研究了几种配料的流变性与其相应的加工参数之间的关系，结果表明黏度和磨料的比例都会影响温度和介质通过工件时的压力下降，在磨料流加工过程中温度是影响介质黏度的一个重要因素。Williams和Rajurkar的研究表明，介质的黏度和挤压力主要决定着表面的粗糙

4、度和材料去除率，表面粗糙度精度的改善主要发生在磨料介质的前几个挤压往复行程中，并提出了估算动态有效切削磨粒数目的方法和每个行程中磨粒磨损量的计算方法。他们还提出了多孔抛光中金属去除分布的实验方法与定量分析方法，发现用磨料流加工一个具有中心孔和四个外围孔的工件时，中心孔的金属去除率比外围孔的金属去除率高30%。由于目前尚缺乏对传统以及特种加工过的工件表面进行磨料流加工的合理工艺数据，williams等还开展了对车、铣、磨和电火花加工表面的磨料流加工研究，研究内容包括加工表面的材料去除和表面粗糙度的

5、改善。研究表明，初始的表面状况对材料去除量有很大影响，而且能够满足对表面粗糙度改善的要求，特别是磨料流加工可以5大大改善所有电火花加工表面的状况，磨料介质的黏度对表面状况的改善影响显著；用扫描电子显微镜对磨料流加工表面的研究表明，磨料流加工去除了传统以及特种加工对工件表面的影响，使表面更加均匀一致；磨料流加工与磨削加工之间有许多的相似之处。磨料流加工至今尚未广泛应用的一个重要原因就是依然缺乏对磨料流加工工艺复杂性的理论认识与理论支持，目前这一工艺只能由工程技术人员主观地人为地进行控制，而不适于大

6、批量生产[2]。为此，Petri等利用严格的实验技术，考虑了所有的关键参数，对磨料流加工过程提出了一种可预测的过程建模系统，即神经网络，该系统致力于各种产品和各种材料的磨料流加工过程建模。由于磨料在介质中分布的内在随机性和变量的多样性，磨料流加工工艺的理论和实验研究遇到了很大的阻碍。同时由于人们缺乏对磨料介质性能以及材料去除的复杂性和随机性的认识了解，磨料流加工工艺的建模也是很复杂的。在国内王纯、杨建明和王沽针对传统的磨料流加工技术在磨料介质流速增大的情况下容易出现“剪切变稀”现象从而易失效的不

7、足，研究开发出了磨料流振动抛光机床和相应的加工技术，从而有利于较大幅度提高抛光效率，并提出了磨料流加工流动新的边界条件假设，用简易实验验证了这种假设。汤勇等对磨料流加工存在的壁面滑动现象进行了实验研究，结果表明：磨料平均速度存在着临界值，在高于平均速度时存在壁面滑动现象，同时壁滑速度随磨料平均速度增加而增大；磨料黏度升高，会使平均速度临界值减小，而壁滑速度增加的程度却增大，存在壁滑是实现磨料流加工的前提条件。综上所述，有关磨料流加工的研究工作可以归纳为两个方面：一是磨料流加工工艺及加工机理的实验

8、研究；二是磨料流加工工艺的建模技术与加工过程的监控研究。尽管磨料流加工技术已有5O余年的研究和应用历史，而且国内外的一些研究工作者从2O世纪7O年代以来就一直在不懈地从事着该项技术的研究工作，但该项技术的研究和应用基本上还是停留于实验研究方面，或者说仍处于研究和应用的初级阶段，由于其加工过程只能由工程技术人员主观地进行控制，所以目前主要还是适于单件加工生产，很难推广应用于大规模生产。这主要是因为目前还缺乏对磨料流加工过程的综合复杂特性的理论支持。而磨料流加工所用夹具的设计是决定磨料流加工效果甚至