【摘 要】
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随着光学领域技术快速发展,高精度光学玻璃被广泛应用到各种领域。光学玻璃对加工质量的要求很高,在抛光过程中边缘效应的产生会影响光学玻璃表面质量。本文以约束式混合磨料射流抛光技术为主要研究对象,结合微观理论的单磨粒去除模型、瞬态结构ABAQUS显示动力学以及ANSYS流体动力学,研究了约束式混合磨料射流的理论去除模型。对楔形加工区域流场加以分析和比较,最后对仿真结果进行了实验对比与分析。本文的主要研究
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随着光学领域技术快速发展,高精度光学玻璃被广泛应用到各种领域。光学玻璃对加工质量的要求很高,在抛光过程中边缘效应的产生会影响光学玻璃表面质量。本文以约束式混合磨料射流抛光技术为主要研究对象,结合微观理论的单磨粒去除模型、瞬态结构ABAQUS显示动力学以及ANSYS流体动力学,研究了约束式混合磨料射流的理论去除模型。对楔形加工区域流场加以分析和比较,最后对仿真结果进行了实验对比与分析。本文的主要研究内容如下:1.调研国内外在工件抛光过程中出现的边缘问题的理论研究与解决现状。通过对比非接触式抛光技术中常用的处理工件边缘问题研究手段,结合非接触式边缘问题的特性,提出了基于约束式混合磨料射流技术的边缘效应研究方法。2.基于自由射流抛光去除模型,结合Navier-Stokes方程提出了约束式混合磨料抛光场数学模型,完成流场动压的理论推导。分析比较CCOS中基于preston处理边缘效应的分布模型,采用瞬态结构ABAQUS显示动力学验证单颗磨粒去除数学模型合理性,并结合流场磨粒分布方程,建立了约束式混合磨料的去除理论数学模型。3.应用伯努利流场控制方程,建立了连续性方程去描述不可压缩流体在受限空间的表达式。确定影响射流性能的核心部件喷嘴分析类型及相关参数,结合ANSYS流体动力学完成了对喷嘴内外部流场的云图及流线图统计分析,实现输入物理参数在喷嘴流场轴线上敏感性和影响趋势的分析,最终得到喷嘴性能可靠性指标。4.依据雷诺流体分析理论,确定了约束式混合磨料流体在楔形抛光流场的基本模型,依据实验设备参数,建立了抛光加工区域的ANSYS流体分析结构模型。确定影响边缘区域加工质量稳定性关键物理因子,完成单因素的稳定性计算分析,确定了个物理参数对加工区表面质量的敏感性和相关系数变化等,最终得到针对边缘效应的可靠性工艺指标。5.结合ABAQUS显示动力学及流场仿真结论的基础上,设计并改进了约束式混合磨料实验设备,完成了数组工艺抛光实验,对比验证实验后工件质量,实现了在非接触式抛光中对边缘效应的初步解决工艺路线。
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