流变特性可控磨粒流精密抛光异型曲面加工机理与关键技术

针对异型曲面抛光加工效率低及加工一致性差的技术难题，开发一种流变特性可控粘弹性磨粒流，并利用该磨粒流的粘弹效应与流变特性对异型曲面进行抛光加工的新技术。调节磨粒流的运动粘度和初始剪切力，使磨粒流具有粘弹性体的力学特性，磨粒流在外力挤压作用下因动态粘弹效应过程中频繁的能量存储和释放产生振动与对工件产生周期性脉动压力，利用该特性提高去除率。调控磨粒流的流变特性与激励方式，使得磨粒流在复杂的局部区域产生次级流动（环流），使磨粒的切削方向具有随机性，消除方向性纹理，降低粗糙度并改善加工均匀性，实现镜面级加工。项目将应用非牛顿流体的流变学理论，结合实验与数值仿真分析，研究磨粒流的流变特性、动态粘弹性效应与次级流动形成条件与控制方法、磨粒流的配比与特性分析，以及粘弹性磨粒流用于机械抛光中复杂的去除机理与加工技术。该研究为异型曲面高效、精密自动化抛光加工提供新的理论与方法，具有重要的理论意义和应用价值。

本项目研究的是一种流变特性可控的粘弹性磨料流,利用该磨粒流的动态粘弹效应使磨粒对工件产生刮削力，从而实现高效、低成本的异型曲面抛光的效果。取得以下的成果：.1. 通过对本课题研究已基本掌握了磨粒流的配制方法，运用该磨粒流进行异型曲面的高效、超精密加工是一种切实可行的解决方案。加工机理研究过程中，利用壁面压力测力装置对磨粒流的加工过程进行量化分析，初步探明了磨粒流的加工机理，有利于丰富复杂曲面的超精密加工理论和技术，并推广应用于异型孔洞内表面及微细孔洞的光整加工研究。.2. 针对复杂的轮毂曲面，研制低成本适用的流变特性可调的粘弹性磨粒流，可有效地解决目前对内腔表面（圆、规则表面的非圆、异形表面等）难以加工的技术难题，特别适合于液压零部件中的型腔加工和适用于汽车轮毂等复杂曲面的去毛刺加工。运用该方法与技术对高档铝合金轮毂进行了加工，3分钟20次循环的情况下汽车轮毂表面粗糙度Ra小于1.6µm，完全满足轮毂电镀加工的要求。.3. 利用置入模芯的方法，有效地解决了磨粒流加工因流道宽度不同而导致加工表面质量均匀的难题。揭示了复杂异型曲面超精密加工所遵循的主要规律，该方法的运用具有明显的创新性和良好的应用前景。.通过本项目的研究，发表论文9篇，录用论文2篇，培养硕士生2名，获得发明专利授权2项，授权实用新型专利5项。