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(jī)電系統(tǒng)元件及民用各類型智能探測器的應(yīng)用,微小孔零件在制造業(yè)中應(yīng)用越來越廣泛,流體拋光機(jī)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(jī)加工工藝具有良好的表面精加工能力,特別適合于各類復(fù)雜異型孔零件、微小孔、復(fù)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(jī)理進(jìn)行了探討,對微小孔加工特性及研磨膏的運(yùn)動方式進(jìn)行了分析,并對流體在圓柱形流道內(nèi)拋光的力學(xué)特性和運(yùn)動特性進(jìn)行了分析。然后根據(jù)試驗(yàn)零件的結(jié)構(gòu)特征,應(yīng)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(xué)軟件FLUENT針對不同微小孔流道形狀進(jìn)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(qiáng)、動態(tài)壓強(qiáng)、速度、湍流動能、湍流強(qiáng)度、有效粘度和湍流粘度等參數(shù),為流體拋光機(jī)加工工藝研究提供理論依據(jù)。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了微小孔拋光裝置并對裝置的液壓缸、磨料缸及其支座進(jìn)行了有限元分析,進(jìn)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(jī)床的總體設(shè)計(jì)工作。

  通過流體拋光機(jī)實(shí)驗(yàn)證實(shí),該裝置設(shè)計(jì)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(jìn)行研究,探討了粒度、濃度、擠壓壓力及加工時(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法引入微小孔拋光工藝實(shí)驗(yàn)。用田口實(shí)驗(yàn)規(guī)劃L9正交表為實(shí)驗(yàn)平臺,以表面粗糙度為望小型期望目標(biāo)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(dá)到預(yù)期拋光效果的最佳工藝參數(shù),可用于指導(dǎo)后續(xù)零件的批量生產(chǎn),為數(shù)控流體拋光機(jī)床的研發(fā)應(yīng)用提供了技術(shù)支持。