大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)結(jié)題總結(jié)報(bào)告

1、xx大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)結(jié)題總結(jié)報(bào)告 小容量電器微小觸頭磁力去毛刺技術(shù) 學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：機(jī)測(cè) 0801 班 姓 名：李冬 指導(dǎo)教師： 姚新改 摘要：小容量電器微小觸頭磁力去毛刺工藝是在磁場(chǎng)的作用下利用磁性磨料形成的的柔性磁刷對(duì)觸頭外表產(chǎn)生一定的碰撞、滾壓、滑擦和刻劃,從而實(shí)現(xiàn)觸頭外表的拋光和去毛刺。本文用 ansys 對(duì)磁路進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)；對(duì)磨粒與工件進(jìn)行了受力及運(yùn)動(dòng)分析，建立了磁力研磨試驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了相應(yīng)的工藝性實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明磁力研磨技術(shù)對(duì)觸點(diǎn)的拋光作用明顯，且能有效去除觸頭毛刺。 關(guān)鍵詞：觸點(diǎn) 磁力研磨 有限元分析 去毛刺 magic beburring technolo

2、gy of tiny contacts abstract: magic deburring process of tiny contacts uses flexible magic brushes which are formed from magic abrasive to have a certain impact like collision, rolling, scratching and engraving on contact surface, so as to achieve the polishing and deburring of the contacts surface.

3、 in this paper, the magic circuit design of the magic force grinding technology has been studied using the finite element analysis software of ansys, and the motion of the abrasive grains has been analyzed. in addition that a magic abrasive finishing equipment has been established and lots of experi

4、ments has been carried out ,which is proved that magic abrasive polishing of contact can be effectively finished while the surface roughness can be reduced . keywords: contacts magic abrasive finite element analysis deburring 1：引言 觸頭執(zhí)行著通斷電路的重要任務(wù)，對(duì)電器產(chǎn)品的質(zhì)量有很大的影響。觸頭通常由冷沖壓或冷墩而成，受模具間隙的影響觸頭在斷面上產(chǎn)生毛刺，而毛刺的存在

5、直接影響觸頭的加工質(zhì)量和使用壽命。目前觸頭去毛刺方法主要有振動(dòng)光飾和離心式滾光去毛刺，振動(dòng)光飾工件和磨料只靠較小的振動(dòng)和自重力，故磨削力偏小；離心式滾光去毛刺是利用旋架和六角滾磨筒兩者的復(fù)合運(yùn)動(dòng)使筒中的工件和磨料在強(qiáng)大離心作用下產(chǎn)生相互擠壓磨削，磨削力不均和偏大，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為此本文提出利用磁力研磨去除微小觸點(diǎn)毛刺的新工藝。 2:微小觸點(diǎn)磁力去毛刺加工機(jī)理 2.1 工作原理 如圖 1 所示，在非導(dǎo)磁性容器內(nèi)放入一定的比例的磁性磨料和微小工件的混合物。當(dāng)外部磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁性磨粒隨著外部磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，由于磁性磨粒和工件的磁導(dǎo)率不同，所以微小工件和磁性磨料將產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；在一定的磁場(chǎng)力作用下，磁

6、性磨粒會(huì)沿著磁 力線方向形成“磁刷”，在工件外表產(chǎn)生一定的研磨壓力如圖（2）所示,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的拋光研磨。 2.2 受力分析與運(yùn)動(dòng)分析 由于磁性磨粒本身的幾何形狀是不規(guī)那么的，所以它有在某一方向相對(duì)較長(zhǎng)的尺寸，稱為長(zhǎng)軸；相對(duì)較短的尺寸方向那么稱為短軸。根據(jù)電磁理論，處于磁場(chǎng)中的磁性磨粒，破壞了磁場(chǎng)中原來(lái)的平衡，必將受到沿磁力線方向的縱向張力和沿等位線方向的側(cè)向壓力（如公式3.1所示）。 如圖5所示單個(gè)磨粒p在各方向收到作用力大小分別為： f x = v ? x ? 0 ? h ?h?x f y = v ? x ? 0 ? h ?h?y f z = v ? x ? 0 ? h ?h?z 合力：

7、 f = f x2 + f y 2 + f z 2 （3.1） 式中： v 磨料中含鐵的體積； x 磨料磁化率； h 某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度； 0 真空中的磁導(dǎo)率； ?h?x ，?h?y 為沿磁力線和等磁位線方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度梯度。 無(wú)論磁性磨粒的形狀如何，這三個(gè)力的結(jié)果都使磁性磨粒沿磁力線的方向受到拉伸，沿等磁位線的方向受到壓縮，所以磨粒的長(zhǎng)軸永遠(yuǎn)和磁力線的方向保持一致。所以如圖 6所示磁性磨料在隨磁極公轉(zhuǎn)的過(guò)程中自身也在不停地自轉(zhuǎn)。 圖 2 磁鏈在工件外表 的排列 圖 1 磁力去毛刺技術(shù) 原理圖 a b c 圖 6 磨粒在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 圖 5 單個(gè)磨粒的受力分析 a 摩擦力f t 它是磨粒與工件外表

8、的摩擦而產(chǎn)生的，磨粒收到摩擦力將隨磁極一起轉(zhuǎn)動(dòng)，由于本身有一定的質(zhì)量，所以要受到離心力的作用。 磨粒在隨磁極的旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中受到離心力f 0 的作用： f 0 = mv 2r 其中： m 單個(gè)磨粒的質(zhì)量（kg）; v 磨粒轉(zhuǎn)動(dòng)的速度（m/s）; r磨粒轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑（m）。 磁力研磨過(guò)程中，單個(gè)磨粒在磁場(chǎng)作用力f，離心力f 0 ，摩擦力f t 等共同的作用下與工件產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)與研磨壓力。大量磨粒之間相互作用，沿磁力線的方向形成磁刷。為提高加工效率，可以從兩方面著手，一是提高 f，一是提高f t ，提高f須提高磁性磨粒的磁化率及磁場(chǎng)強(qiáng)度，提高f t 須合理的設(shè)計(jì)磁路，有效的利用磁場(chǎng)力來(lái)產(chǎn)生切削力。 3

9、：方案設(shè)計(jì) 31：磁路設(shè)計(jì) 磁路設(shè)計(jì)及磁場(chǎng)力的大小對(duì)磁力研磨微小觸點(diǎn)的加工效果起著至關(guān)重要的作用。本設(shè)計(jì)從磁場(chǎng)力的大小和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度出發(fā)，采用如圖 3 所示設(shè)計(jì)方案。通過(guò)永磁體成螺旋形狀的分布，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中可以將磨料與工件有效的收攏到加工區(qū)域中。永磁鐵的極性取向通過(guò) ansys 有限元分析如圖 4 所示，可以看出第一方案中通過(guò)加工區(qū)域的磁力線數(shù)目遠(yuǎn)大于第二方案且磁力線向各方向延伸，易形成強(qiáng)有力的磁刷。 3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì)時(shí)主要考慮到的問(wèn)題 有： （1）電機(jī)的選擇。為得到工件合理的加工效果，適應(yīng)對(duì)不同零件的加工，必須掌握合理的磁極轉(zhuǎn)速，為此電機(jī)轉(zhuǎn)速必須在一定轉(zhuǎn)速內(nèi)可調(diào)。此外還要求性能穩(wěn)定

10、可靠,價(jià)格合理。 （2）磁鐵的布置。要求既簡(jiǎn)單可靠又能得到滿足實(shí)驗(yàn)要求的磁路。為此機(jī)構(gòu)中設(shè)置了上圖 3 磁極的排列圖 第一方案 第二方案 圖 4 ansys 磁力線分布 圖 圖 4 1上磁鐵，2料桶，3磨料，4工件，5下磁鐵，6電機(jī) 1上磁鐵，2料桶，3磨料 4工件， 5下磁鐵，6電機(jī) 圖 4 圖 5 實(shí)驗(yàn)裝置 下兩盤狀磁鐵，下端磁鐵固定于轉(zhuǎn)軸，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)；上端磁鐵固定于機(jī)架上。 實(shí)驗(yàn)裝置如圖四所示： 通過(guò)變頻器控制電機(jī)以一定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)傳動(dòng)軸上端盤狀的永磁鐵旋轉(zhuǎn)，該磁鐵與料筒上端的盤狀磁鐵形成封閉的磁路，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。磨料和工件混合均勻后，填充在固定于兩磁極間的料筒中。磁性磨料在旋轉(zhuǎn)磁

11、場(chǎng)的作用下旋轉(zhuǎn)，帶開(kāi)工件運(yùn)動(dòng)，由于兩者之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)工件、飛邊毛刺的磨削。 4：實(shí)驗(yàn)分析 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)與加工裝備，確定加工條件如下表： 表 1 加工條件 為確定磁極轉(zhuǎn)速對(duì)加工效果的影響，分別通過(guò)變頻器控制磁極的從 300n/min，以150n/min 的遞增分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對(duì)加工完成的觸點(diǎn)進(jìn)行粗糙度測(cè)量,結(jié)果如圖 7 所示： 從圖 7 中可以發(fā)現(xiàn)磁力研磨技術(shù)可以有效的降低觸點(diǎn)外表的粗糙度，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)900r/min 時(shí)金屬切削量到達(dá)最大，使得拋光效果變差，圖 8 所示分別是加工前和加工后的外表形貌分析，可以發(fā)現(xiàn)觸點(diǎn)的外表形貌得到極大的改善，證明這種加工方案是切實(shí)有效。 5：結(jié)論 本實(shí)驗(yàn)就小容量電器微小觸點(diǎn)的磁力研磨進(jìn)行了研究，理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明磁力研磨在微小工件的拋光和去毛刺方面效果明顯，為日后的研究提供了一個(gè)方向與根底。 0.270.280.290.30.310.32200 350 500 650 800 950 1100觸點(diǎn)外表粗糙度電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min ）系列1磨料粒度 工件與磨料積比 加工時(shí)間 工件材料 研磨液 100 目 1:2 30min 銀鎳合金 乳化液 圖 7 粗糙度轉(zhuǎn)速曲線 未加工觸點(diǎn)外表平均粗糙度 加工前外表形貌 加工后外表形貌 圖 8 觸點(diǎn)外表形貌 參考文獻(xiàn) (1)楊世春：外表質(zhì)量與光整技術(shù)，機(jī)械工