液体磁性磨具孔光整加工材料去除模型及在线监测研究.doc

液体磁性磨具孔光整加工材料去除模型及在线监测研究机械零部件经过加工过程后留下的工作表面凹凸不平、毛刺等表面结构缺陷会严重影响其使用性能,甚至会对整体设备的工作性能、稳定性、可靠性及寿命产生一定的负面影响。小孔作为一种常见的机械零部件特征,为了提高其表面质量,对小孔表面进行光整加工的研究意义重大。在国家自然基金(51075294)、山西省自然科学基金(201601D011060)、精密与特种加工教育部重点实验室开放课题(JMTZ201603)等基金课题的支持下,液体磁性磨具孔光整加工技术取得了较快的发展,并在复杂孔表面的光整加工中体现出独特的优势。针对加工后小孔表面测试困难及加工工艺参数的选择和控制主要依靠经验判断的现状,本文研究了以下内容:(1)以液体磁性磨具的流变特性、磁流体力学、浆体力学、摩擦学、机械加工等相关理论为基础,分析了磨具在工件中的流动特征及材料去除机制;建立了相应的数学模型,即滑移模型及材料去除率模型。(2)针对前几代加工设备存在的问题,进行了结构及原理分析,设计了蠕动式双回路孔光整加工设备,解决了前几代设备存在的不耐磨、流体泄露、压力衰减等问题。分析了液体磁性磨具各组分的作用,配制了不同牌号的磨具,验证了黄原胶改善液体磁性磨具稳定性的重要作用。设计了理论模型验证试验、加工试验及在线监测试验。(3)通过对试验结果的分析,得出了加工时间、磁场强度、入口压力、工件材料对加工后工件表面的影响规律。(4)基于人工神经网络技术,构建了结构为5-11-1的液体磁性磨具小孔光整加工粗糙度BP网络预测模型,在实验的基础上构造了针对预测模型的训练样本及测试样本,对构建的预测网络模型进行了训练及测试。(5)通过对设备空载及向基液中添加不同磨具组分下加工过程声发射信号波形、能量均方根值、振铃计数的分析,验证了声发射技术在线监测该加工过程的可行性。通过改变工艺参数进行加工试验,对采集到的加工过程声发射信号特征进行了对比分析,得出了声发射信号特征值与工艺参数之间的相关关系。