不銹鋼薄壁材料工件自動化機械拋光技術(shù)研究及工藝優(yōu)化.pdf

1、不銹鋼薄壁材料小家電廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中,比如電熱水壺、咖啡壺、電熱鍋、電熱杯等,具有極其廣闊的市場空間。拋光是這些器具加工中最重要的一道工序,要求工件表面材料去除均勻,粗糙度值較低。不銹鋼薄壁材料工件在拋光中具有工件表面易燒傷、變形、難以夾持等特點,屬于難拋光材料。目前國內(nèi)研究機構(gòu)對不銹鋼薄壁材料小家電自動化拋光技術(shù)的研究較少,且現(xiàn)有的少數(shù)設(shè)備具有限制性,還不能普遍應(yīng)用于小家電拋光行業(yè)。國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)主要還是采用手工拋光方式,存在

2、拋光質(zhì)量和生產(chǎn)效率低、污染嚴(yán)重、勞動力短缺等問題,嚴(yán)重制約了該生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展。
　　在不銹鋼薄壁材料小家電中,電熱水壺因其形狀相對復(fù)雜,具有典型性,因此,本文主要以電熱水壺拋光為研究對象,結(jié)合電熱水壺工業(yè)實際生產(chǎn)背景,針對現(xiàn)有設(shè)備的不足,研究了一套適合不銹鋼薄壁材料工件拋光的高效自動化機械拋光技術(shù),并研發(fā)出了相應(yīng)的機械拋光機床和自動化控制系統(tǒng)。這一研究對改善我國不銹鋼薄壁材料小家電拋光及同類型家用器具產(chǎn)品行業(yè)普遍依賴手工方式的現(xiàn)狀

3、具有重要意義。
　　第一,針對不銹鋼工件建立表面材料去除率理論模型及工件表面粗糙度模型,為自動化機械拋光工藝提供了理論依據(jù)。(1)、運用彈塑性力學(xué)和磨粒磨削等理論建立了工件表面材料去除率模型,從微觀角度揭示了磨粒和相關(guān)工藝參數(shù)與材料去除率之間的關(guān)系。模型表明,材料去除率與磨具旋轉(zhuǎn)的切線速度、工件圓周線速度、工件進(jìn)給速度和法向拋光壓力等參數(shù)成正比,和磨具粒度大小、組織號等成非線性關(guān)系。(2)、基于回歸分析和正交試驗的方法建立了工件表

4、面粗糙度和拋光工藝參數(shù)之間的關(guān)系模型,模型表明:加工表面粗糙度隨法向拋光壓力、工件圓周線速度和進(jìn)給速度的增大而增大,隨磨具旋轉(zhuǎn)切線速度的增大而減小。運用數(shù)學(xué)仿真和試驗驗證的方法進(jìn)行研究分析,仿真和試驗有良好的一致性,證明了這兩種建模方法的正確性,對自動化機械拋光工藝的合理規(guī)劃具有指導(dǎo)意義。
　　第二,為滿足高效拋光的要求,提出了一種多工位多磨具自動化機械拋光技術(shù),能夠分別對工件外表面和內(nèi)表面進(jìn)行拋光,關(guān)鍵技術(shù)包括多工位多磨具拋光機

5、床的結(jié)構(gòu)設(shè)計、多工位姿態(tài)同步調(diào)整裝置設(shè)計、工件夾具設(shè)計,并基于這一技術(shù)設(shè)計了相應(yīng)的多工位多磨具機械拋光機床的自動化控制系統(tǒng)。根據(jù)實際生產(chǎn)加工中磨具需要自適應(yīng)工件形狀,提出了一種基于示教法的拋光刀位數(shù)據(jù)生成方法,用于自動化拋光系統(tǒng)中。
　　第三、結(jié)合現(xiàn)行拋光工藝,提出了一套適合于不銹鋼薄壁材料小家電自動化機械拋光的工藝方法。針對工件表面形狀特征進(jìn)行分片規(guī)劃,設(shè)計了自動化機械拋光方案,采用螺旋式拋光路徑作為拋光刀具的軌跡,并研究了刀具

6、軌跡數(shù)據(jù)計算方法。通過一系列試驗,并結(jié)合現(xiàn)行拋光經(jīng)驗,提出了一套適合小家電自動化機械拋光的粗拋、半精拋、精拋的工藝流程。
　　第四、在保證工件拋光質(zhì)量的前提下,盡可能提高加工效率,對自動化機械拋光工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化實驗研究。用正交試驗的方法,分別以材料去除率和表面粗糙度值為目標(biāo),得到了在給定實驗條件下的最優(yōu)工藝參數(shù)組合。實驗表明工件表面材料去除率與法向拋光壓力、磨具切線速度、工件圓周線速度和工件進(jìn)給速度成正比,表面粗糙度與法向拋光壓