磁性珩磨系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)的發(fā)展，人們對(duì)機(jī)械零件的表面質(zhì)量提出了越來越高的要求，不銹鋼管表面加工質(zhì)量也同樣如此。不銹鋼由于具有高強(qiáng)度、高韌性、抗磁性、耐腐蝕、外形美觀等優(yōu)良特性而被廣泛應(yīng)用于很多工業(yè)領(lǐng)域。但由于不銹鋼在高溫固溶處理的過程中，其表面極易形成一層與基體附著力強(qiáng)的氧化皮。因此采用適當(dāng)?shù)姆椒皶r(shí)有效地去除這類工件表面的氧化皮，并降低其表面粗糙度值，對(duì)順利進(jìn)行下道工序以及防止管道表面的腐蝕，延長(zhǎng)工件壽命具有重要意義。
　　對(duì)于

2、長(zhǎng)不銹鋼管這種管狀類零件，由于其長(zhǎng)徑比很大，在加工中容易產(chǎn)生振動(dòng)和熱變形，因此，其內(nèi)表面的加工一直是實(shí)際生產(chǎn)中的難題。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，采用磁性珩磨技術(shù)可以很好的去除長(zhǎng)不銹鋼管內(nèi)表面氧化皮，并可以對(duì)其進(jìn)行粗、精加工；該技術(shù)充分結(jié)合了磁技術(shù)與珩磨技術(shù)，是一種加工長(zhǎng)不銹鋼管內(nèi)表面的新興技術(shù)。通過前期的研究發(fā)現(xiàn)，采用磁性珩磨的方法，可以很好地滿足切削性能，并能有效地提高其表面質(zhì)量，但其加工穩(wěn)定性較差。本課題就是在磁性珩磨系統(tǒng)加工穩(wěn)定性較差的背景下

3、產(chǎn)生的。
　　本文主要從磁性珩磨系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)、電磁場(chǎng)分析、溫度場(chǎng)分析、優(yōu)化分析以及加工實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證幾個(gè)方面進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容如下：
　?。?）以電磁學(xué)、電機(jī)學(xué)等為基礎(chǔ)，對(duì)磁性材料和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相關(guān)理論知識(shí)進(jìn)行了介紹，為后續(xù)的分析及討論奠定基礎(chǔ)。結(jié)合磁性珩磨系統(tǒng)的固有特性對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了磁路與電路分析，該分析建立了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程，有助于理解系統(tǒng)物理模型，并對(duì)系統(tǒng)中內(nèi)功率因數(shù)角、功率因數(shù)角與功率角三者之間的關(guān)系以及各自的意義進(jìn)行了說明

4、，還對(duì)比了不同磁性珩磨頭對(duì)磁路的影響。并以電磁場(chǎng)理論、傳熱學(xué)、有限元方法等為基礎(chǔ)，介紹了電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)分析的相關(guān)理論，并確定了數(shù)值計(jì)算所使用的軟件以及仿真思路。
　?。?）借助電磁場(chǎng)有限元分析軟件Ansoft對(duì)幾種不同類型的磁性珩磨頭進(jìn)行了二維空載分析、負(fù)載分析以及溫度場(chǎng)分析。從加工表面處的磁感應(yīng)強(qiáng)度、各自用導(dǎo)磁材料量、各自用永磁鐵量、最大電磁轉(zhuǎn)矩、系統(tǒng)穩(wěn)定后的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性、達(dá)到熱平衡所用的時(shí)間以及最大溫升綜合權(quán)衡得出適

5、合磁性珩磨加工的最佳磁性珩磨頭結(jié)構(gòu)。
　　（3）利用ANSYS Workbench的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能以最佳磁性珩磨頭的重量、系統(tǒng)最大溫升、電磁轉(zhuǎn)矩三個(gè)參數(shù)為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化分析，最終得出最佳磁路結(jié)構(gòu)珩磨頭的尺寸參數(shù)，為下一步更好的設(shè)計(jì)磁性珩磨頭奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　?。?）對(duì)優(yōu)化后磁性珩磨系統(tǒng)進(jìn)行三維電磁場(chǎng)分析、溫度場(chǎng)分析，由于三維模型與實(shí)際模型更接近，從而可以更加真實(shí)的反映系統(tǒng)的性能，并驗(yàn)證了其最高溫度以及電磁轉(zhuǎn)矩均滿足系統(tǒng)的加工穩(wěn)