1、汽车模具曲面精密磁性研抛技汽车模具曲面精密磁性研抛技术研究术研究 学学 生：邱腾雄生：邱腾雄 专专 业：机械制造及其自动化业：机械制造及其自动化 导导 师：阎师：阎 秋秋 生生 教授教授目 录一、课题来源一、课题来源二、研究目的和意义二、研究目的和意义三、国内外研究现状三、国内外研究现状四、研究内容四、研究内容五、本项目的研究思路、拟解决的关键问题及创新之处五、本项目的研究思路、拟解决的关键问题及创新之处六、实验设备六、实验设备 七、进度安排和完成时间七、进度安排和完成时间八、参考文献八、参考文献一、课题来源一、课题来源广东省科技计划项目（广东省科技计划项目（2005B102010182005
2、B10201018）起止时间：2005年12月至2007年12月广州市科技计划项目（广州市科技计划项目（2005z3-D00212005z3-D0021）起止时间：2005年4月至2007年8月二、研究目的和意义二、研究目的和意义随着我国国民经济和交通事业的发展，高速公路通车里程的增加，汽车的社会保有量迅速增加。2006年:公路里程348万公里,高速公路达4.54万公里 汽车保有量3800多万 汽车产量728万辆，仅次美、日汽车模具的配套性差、精度不高、制造周期长仍然是制约着我国汽车工业持续发展的技术瓶颈。二、研究目的和意义二、研究目的和意义模具的精加工是影响模具质量好坏的最重要的一环,它占整
3、个模具加工量的30%-40%。汽车模具曲面由于形状的复杂性和多变性，其精加工工艺大致有电火花加工、高速铣削加工和手工研磨抛光加工 本研究通过数控机床控制磁性研磨工具的研磨轨迹和研磨过程，实现模具曲面的研磨加工，以达到提高其形状精度、表面质量的目的。三、国内外研究现状三、国内外研究现状国内外现状 国外国内最先开始磁力研磨研究者 苏联 哈尔滨科技大学 后续研究者 保加利亚、英、美、德、荷兰、日本、韩国、印度等 大连理工大学、哈尔滨工业大学、山东工程学院、太原理工大学、上海理工大学等 研究成果 研制了一系列的磁力研磨机床和磁性磨料，并对加工工艺进行了深入的理论分析 研制了一系列的磁力研磨实验装置和磁
4、性磨料，对加工工艺进行了有针对性的分析 应用现状 不锈钢管和净气瓶的内壁研磨，家用不锈钢器皿、缝纫机零件等的去毛刺与抛光加工 处于试验研究阶段，实际应用还很少 四、研究内容四、研究内容1)、实验装置的研制2）、磁力研磨加工的过程控制和优化磁力研磨加工工艺 3）、曲面误差的测量和形状修正的磁力研磨的过程优化,从而实现模具曲面形状精度和表面精度的提高。五、本项目的研究思路、拟解决的关五、本项目的研究思路、拟解决的关键问题及创新之处键问题及创新之处 （1 1）本项目的研究思路）本项目的研究思路电磁感应器实验电磁感应器有限元仿真分析验证磁场的有限元分析仿真分析实验用电磁感应器磁场研 制电 磁感 应器曲
5、面加工工艺研究曲面形状修正研究模具曲面精加工研 磨 工 具 运动轨迹控制平 面加 工工 艺研究图1 实验研究技术思路五、本项目的研究思路、拟解决五、本项目的研究思路、拟解决的关键问题及创新之处的关键问题及创新之处（2 2）拟解决的关键问题）拟解决的关键问题 1）磁性研磨电磁感应器的结构分析、磁场分析、参数优化以及电磁线圈的冷却。2）如何通过磁性研抛工具的运动控制、磁性研抛过程和参数优化等来实现模具曲面的精密磁性研抛。五、本项目的研究思路、拟解决五、本项目的研究思路、拟解决的关键问题及创新之处的关键问题及创新之处（3 3）本研究的创新之处）本研究的创新之处1）应用有限元分析软件对电磁感应器的结构
6、参数进行辅助设计、并对加工区域磁感应强度进行仿真分析。2）利用磁性磨料作为即效磁性磨料刷形成研抛工具,通过控制磁性磨料刷对工件的作用力、作用时间、研磨工具运动轨迹等实现对汽车模具大型曲面的精加工。六、实验设备六、实验设备 1）图2是在数控铣床主轴上装上电磁感应器改装而成的实验装置，机床为北京第四机床厂所生产的的数控铣床，控制系统采用三菱数控系统。2）电磁感应器的电源选用直流可调电源SPS-2603，输出电压控制：160V，输出电流控制：03.3A。3）磁强计选用上海震宏CTS-24霍尔效应数字磁强计。4）表面粗糙度仪：SRM-1（F）型表面粗糙度测量仪，Talysurf CLI 500型三维表
7、面测量仪 5）广州鸿发电子仪器有限公司生产的超声波清洗机 1 NC铣床 2 电磁感应器图2 实验装置 七、进度安排和完成时间七、进度安排和完成时间 课题完成全过程：2006年5月2007年4 2006年5月2006年7月，查询相关资料、国内外研究 动态，了解电磁感应器的相相关文章。2006年8月2006年12月，对电磁感应器进行仿真分析，绘制零件图、购置相关设备、研制出实验加工装置。2007年1月2007年6月 对磁力研磨各实验参数进行实验研究，实现加工参数优化。2007年7月2008年1月，研究磁性研磨工具与工件作用力、作用时间、运动轨迹的控制、曲面误差的测量和形状修正研抛过程优化。2008
8、年2月2008年4月，论文撰写。2008年4月，申请答辩。2008年5月30日前，论文答辩。八、参考文献八、参考文献 1赵玉刚，周锦进.自由曲面数字化磁性磨粒光整加工机床.制造技术与机床.1999年第10期 2 T.Shinmura,Development of splindle-finish type finishing apparatus and its finishing performance using a magnetic abrasive machining process，JSPE,1986(2):79-84.3 T.Shinmura,Development of a Unit
9、 System Magnetic Abraive Finishing Apparatus using permanent MagnetsJ.Bull.Japan Soc.Of Prec.Engg.1989(4):313-315.4 Jenong-Du Kim,Youn-Hee Kang,Young-Han Bee,Development of a magnetic abrasive of jet machining system for prcising internal polishing of circular tubes.Journal of Materials Processing T
10、echnology.1997(7),P384-393.5 Dhirendra K.Singh,V.K.Jian,V.Raghuram,R.Komanduri.Analysis of surface texture generated by a flexible magnetic abrasive brush.Wear 259(2005)1254-1261.6金东燮，张国林.磁力研磨过程的研究.机械工程师.1986年增刊 7金东燮，张国林.磁力研磨加工及其性能.电加丁.1989(9)8金东燮，张国林.电解磁力研磨技术的开发及其机理的研究.磨料磨具与磨削.1993(2)9杨曙光.磁力研磨法的应用.
11、航空精密制造技术.1993(2)10工振宁，张学良.数控铣床磁力研磨加工的研究机械加工与自动化.2002(4)11李益民。磁力研磨法的原理及应用.机械丁艺师.199D(12)12李益民等阀芯棱边去毛刺的控制与磁力研磨去除法.磨料磨具y磨削.1991（2）13王翔.磁性研磨机理及工艺研究:硕士学位论文.长春:长春光学精密机械学院，1993 14 赵玉刚，江世成，周锦进.新型的复杂曲面磁力光整加工机床.机械工程学报.2000(3)15 方建成，金沫吉、徐文骥等.旋转磁场磁力光整加工研究.中国机械工程.2001(11)16 肖作义，赵玉刚，昊文权.磁力研磨在模具型腔精加工的应用.模具工业.2003（1）资料补充电磁感应器仿真 1电磁铁芯 2 励磁线圈 1电磁铁芯 2 励磁线圈 3 磁性研磨刷 4 工件a.不在加工区域的电磁感应器仿真模型 b.在加工区域的电磁感应器仿真模型图1 电磁感应器的仿真模型电磁感应器仿真与真实值比较a 不在加工区域的磁极端面的磁感应强度 b 加工区域的磁感应强度 图2 电磁感应器仿真与真实值比较平面加工工艺实验c b a d 图3 平面加工工艺实验g f ei 加工后工件表面轮廓 h 加工前工件表面轮廓图3 平面加工工艺实验f 直线往复加工工件截面轮廓图工件截面轮廓
