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不锈钢薄壁材料小家电工件机械抛光工艺

发表时间:2014-11-29

  不锈钢薄壁材料小家电广泛应用于人们的R常生活中,比如电热水壶、咖啡壶、电 热锅、电热杯等,具有极其广阔的市场空间。抛光是这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匀,粗糙度值较低。不锈钢薄壁材料工件在抛光屮具有工件表 面易烧伤、变形、难以夹持等特点,属于难抛光材料。

  目前国内研究机构对不锈钢薄壁 材料小家电自动化抛光技术的研究较少,且现有的少数设备具有限制性,还不能普遍应 用于小家电抛光行业。国内生产企业主要还是釆用手工抛光方式,存在抛光质量和生产 效率低、污染严重、劳动力短缺等问题,严重制约了该生产行业的发展。 在不锈钢薄壁材料小家电中,电热水壶因其形状相对复杂,具有典型性,因此,本 文主要以电热水壶抛光为研究对象,结合电热水壶工业实际生产背景,针对现有设备的 不足,研究了一套适合不锈钢薄壁材料工件抛光的高效自动化机械抛光技术,并研发出 了相应的机械抛光机床和自动化控制系统。这一研究对改善我国不锈钢薄壁材料小家电 抛光及同类型家用器具产品行业普遍依赖手工方式的现状具有重要意义。

  第一,针对不锈钢工件建立表面材料去除率理论模型及工件表面粗糙度模型,为自 动化机械抛光工艺提供了理论依据。

  (1)、运用弹塑性力学和磨粒磨削等理论建立了工 件表面材料去除率模型,从微观角度揭示了磨粒和相关工艺参数与材料去除率之间的关 系。模型表明,材料去除率与磨具旋转的切线速度、工件圆周线速度、工件进给速度和 法向抛光压力等参数成正比,和磨具粒度大小、组织号等成非线性关系。

  (2)、基于回 归分析和iH交试验的方法建立了工件表面粗糙度和抛光工艺参数之间的关系模型,模型 表明:加工表面粗糙度随法向抛光压力、工件圆周线速度和进给速度的增大而增大,随 磨具旋转切线速度的增大而减小。运用数学仿真和试验验证的方法进行研究分析,仿真 和试验有良好的一致性,证明了这两种建模方法的正确性,对自动化机械抛光工艺的合理规划具有指导意义。

  第二,为满足高效抛光的要求,提出了一种多工位多磨具自动化机械抛光技术,能 够分别对工件外表面和内表而进行抛光,关键技术包括多工位多磨具抛光机床的结构设 计、多工位姿态同步调整装置设计、工件夹具设计,并基于这一技术设汁了相应的多工 位多磨具机械抛光机床的自动化控制系统。根据实际生产加工中磨具需要自适应工件形 状,提出了一种基于示教法的抛光刀位数据生成方法,用于自动化抛光系统中。

  第三、结合现行抛光工艺,提出了一套适合于不锈钢薄壁材料小家电自动化机械抛 光的工艺方法。针对工件表面形状特征进行分片规划,设计了自动化机械抛光方案,采 用螺旋式抛光路径作为抛光刀具的轨迹,并研究了刀具轨迹数据计算方法。通过一系列 试验,并结合现行抛光经验,提出了一套适合小家电自动化机械抛光的粗抛、半精抛、 精抛的工艺流程。

  第四、在保证工件抛光质量的前提下,尽可能提高加工效率,对自动化机械抛光工 艺参数进行优化实验研究。用正交试验的方法,分别以材料去除率和表面粗糙度值为目 标,得到了在给定实验条件下的最优工艺参数组合。实验表明工件表面材料去除率与法 向抛光压力、磨具切线速度、工件圆周线速度和工件进给速度成正比,表面粗糙度与法 向抛光压力、工件圆周线速度和进给速度成正比,与磨具切线速度成反比。

  第五、基于以上的研究,利用选取的最佳工艺参数组合,在多工位多磨具机械抛光 机床上对电热水壶进行批量抛磨实验,实验表明,抛光后的工件表面抛光质量均匀,粗 糙度值较低,达到企业质量要求,生产过程环保无污染,加工效率较手工提高3倍,证 实了多工位多磨具自动化机械抛光方法的正确性和优越性。

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