数字化磁粒光整加工技术的数值模拟

利用有限元的方法模拟了磁极不同开槽方式和开槽尺寸对磁粒研磨加工工艺的影响，得到了磁极表面在开不同形状型槽的情况下，加工区域中的磁位分布、磁场强度分布以及磁粒和工件表面的受力分布。结果表明，在磁极表面开矩形槽，而且型槽的齿与槽的宽度之比为l：l时，比磁极表面不开槽、开V型槽、漏斗型槽以及其它尺寸的矩形槽更有利于提高加工的效率和加工的质量。同时对模拟的结果进行了实验验证，实验结果和模拟的结果非常吻合。     

磁力研磨加工永磁极设计及仿真研究

为进一步提高磁力研磨加工的表面质量和加工效率,基于平面磁力研磨装置,采用端面中心材料去除且开矩形槽的强永磁材料作为磁极,进行磁力研磨加工。利用ANSYS对磁极不同端面形状、开槽尺寸的磁力线分布和磁场强度分布进行模拟仿真,并通过磁力研磨加工试验验证设计磁极实际加工效果。结果表明:去除中心材料的磁极磁力线分布更加密集且增大了磁极中心处的磁场强度,从而提高研磨效率;通过仿真对比发现,当磁极中心去除材料半径与底面半径之比为1:3且开矩形槽深宽之比为1:1时研磨质量最佳。     

磁极开槽形状和尺寸对磁场分布和磁粒光整加工能力影响的研究

通过数值模拟和实验,研究磁极不同开槽方式和开槽尺寸对加工区磁场分布、磁粒受和和加工效率的影响。结果表明,磁极表面开矩形槽比开Ｖ形槽和漏斗形槽可以得到有利的磁场分布。开矩形槽时,槽与齿宽度之比在１：１时,可以取得较高的加工效率和较低的表面粗糙度。槽与齿宽度之比太小时,磁粒运动所需的驱动力不足,但太小时,磁粒对工件的压力减小,这两种情况都不利于加工效率和加工质量的提高。     

磁力光整加工永磁极结构参数设计及仿真

在磁力研磨加工中,磁极结构形状和参数是影响其加工效率的主要因素之一。本文以XK7136C数控铣床为加工平台,将主轴头头部更换为永磁研磨磁极,对磁极结构形状和参数进行研究。设计符合加工使用的两种不同形状的磁极,利用Ansys仿真软件对其磁场进行有限元分析。通过仿真分析及试验验证发现,两种不同形状的磁极与普通磁极相比都能提高磁力光整加工的效率,同时开槽后的锥形磁极比球形磁极的端面在磁力线分布上更加密集,聚磁能力更好。试验研究发现,镍基高温合金Inconel 718的表面粗糙度在21分钟内由Ra0.502μm下降到Ra0.059μm,表面显微硬度和残余应力也有所改善,设计的磁极结构参数更有利于磁力光整加工。     

磁力研磨头形状对研磨效果的影响

磁力研磨是利用磁性磨料和磁场作用进行研磨加工的一种研抛技术．讨论了不同研磨头形状对磁力研磨的影响以及研磨头设计的要点．在五自由度并联机床上利用不同形状磨头对自由曲面的模具进行了磁力研磨试验．开槽研磨头比不开槽研磨头的研磨效果要好得多．实验分析了利用球型磨头对工件磁力研磨时,磁场强度、研磨间隙、研磨时间等因素对自由曲面模具表面研磨质量的影响．利用五自由度并联机床不仅可以去除自由曲面模具表面的切削残留痕迹,降低模具的表面粗糙度,还可解决传统手工研磨方式所引起的工件研磨质量不一致的缺陷。     

磁力研磨外圆面的磁极设置及工艺参数优化

对磁力研磨Q345外圆面的磁极设置形式和工艺参数进行研究。采用控制变量法研究四种磁极设置形式(N、NS180、N-S90和N-S-N)对磁力研磨后工件表面质量的影响;应用正交实验方法进行四因素(加工间隙、工件转速、磨料比重和磨料粒度)三水平的正交实验组设计;分析对比不同实验条件下得到工件表面粗糙度改善率(%ΔSa)和表面形貌,确定较优的磁极设置形式和主要工艺参数组合。从实验结果中得出:磁力研磨外圆面的较优磁极设置形式为N-S-N型;优化的工艺参数组合为:加工间隙1mm、工件转速830r/min、SiC占磁性磨料总比重40%和SiC磨料粒度240#;磁力研磨加工后的工件表面尖峰与凹谷的最大高度差Sz从10.944μm降至3.441μm,有明显降低。     

磁力研磨加工的永磁极结构优化设计

通过分析总结磁力研磨加工机理及永磁极结构,得出磁极端面形状对空间磁场分布的影响是决定磁力研磨加工表面质量和加工效率的关键因素。利用ANSYS软件对磁极进行建模与仿真,并对比分析仿真结果中磁力线的分布和磁场强度的分布,其结果表明,去除磁极端面中心部分材料半径与端面半径之比为1∶3的材料且在磁极端面开矩形槽的深宽之比为1∶1时,加工区域产生的磁场强度值可达到0.85~1.2T,且能获得较高的磁场强度梯度。这种利用仿真软件指导磁极设计的方法,为磁极的设计改进提供了理论依据和参考方案。     

磁力光整加工平面磁极头设计及仿真

作为以提高表面质量的磁力光整加工技术,磁极的设计起着至关重要的作用.提出将永磁极设计为锥形以取代笨重的电磁极,仿真了磁极有无锥度的磁场强度分布,发现有锥度磁极的磁场分布较集中,可增加资源利用率且锥度为1∶0.6时磁场分布较强.分析了开槽能够改善磁场梯度分布,且开矩形槽和槽深宽之比为1∶1时产生的磁场效果最佳.并采用试验验证,磁极有锥度后工件表面质量改善效果要比无锥度磁极好.     

磁力研磨调质45钢的工艺参数和表面形貌研究

开展磁力研磨加工方法对调质45钢的加工能力以及最优工艺参数的研究。实验采用SiC磨料和铸钢粉的混合物作为磁性磨料,钕铁硼永磁铁做磁极,利用正交试验方法从研磨液类型、磨料粒度、磨料比重、加工间隙和磁场强度5个因素分别4个水平进行实验设计,通过比较加工前后工件被加工区域表面粗糙度改善率(%ΔRa)进行磁力研磨工艺参数的优化。实验结果表明,磁力研磨加工调质45钢的优化后工艺参数为:油酸研磨液、360# SiC磨料、磨料比重30%、加工间隙1 mm、0.359~0.133T(?30 mm×20 mm永磁铁);经磁力研磨光整加工后,工件表面粗糙度由初始的1.941μm降至1.053μm;磁力研磨加工后工件表面的加工纹理得到有效降低。     

基于磁力研磨法光整内环槽的实验研究

液压系统中常常需要大量内环槽密封结构件,由于尺寸小、加工空间有限,传统研磨工艺难以有效对其表面进行光整加工。结合磁力研磨法的原理及特点提出采用该方法对工件内环槽表面进行实验加工,并总结了内环槽磁力研磨光整的基本工艺参数,经过60 min研磨加工后,内环槽两侧面平均表面粗糙度可由Ra3.47μm降至Ra0.63μm,底面的粗糙度也可由Ra3.25μm降至Ra0.70μm,且通过微观表面观察发现原始加工纹理得到了有效去除。结果表明,基于磁力研磨法,采用磁石直接吸附磁性磨料,与内环槽各个表面均保持1 mm间隙进行光整时,可以实现对内环槽3个面的同步光整加工。     

磁场作用下磁流体粘度特性的研究

采用自制的试验设备研究了磁流体的粘度与外加磁场及温度的关系。结果表明：磁流体的粘度随温度的增加而减小;当环境温度一定时,在磁场的作用下磁流体的粘度会增加,粘度的大小与磁场作用的时间有关;磁场作用达到一定时间后,磁流体的粘度达到稳定;随着磁场的增加,磁流体的粘度增加,当磁场达到一定强度后粘度不再增加。     

径向磁力轴承磁极布置对磁场和磁力的影响

使用有限元方法对8极径向磁力轴承的磁场进行了建模,计算了气隙磁通密度和磁力,对比分析了在转子不同的偏心情况下两种磁极布置形式(NSNS交替磁极布置和NNSS成对磁极布置)的磁力轴承的气隙磁通密度和磁力,并通过实验测试验证了有限元磁场建模和计算的准确性.结果表明,在同样大小的电流激励下,NSNS布置比NNSS布置的气隙磁通密度大,偏心时产生的磁力也较大,适合小尺寸的磁力轴承,而NSNS布置磁极之间的磁耦合比NNSS布置形式强,增加了控制系统的复杂性.研究结论对磁力轴承的结构设计和控制系统设计具有一定的指导意义.     

基于磁场梯度测量的磁记忆试验

金属磁记忆检测是无损检测领域的新技术。为探索以磁场梯度为判据的磁记忆检测方法,采用自制的专用磁场梯度检测仪,在地磁场环境对棒状低碳钢进行拉伸试验。结果显示磁场梯度与应力的关系随测量方法不同有很大差异。当将试件原位放置在拉伸机上测量时,磁场梯度与应力之间没有确定的关系;当将试件从拉伸机上取下测量时,磁场梯度与近期曾经受到的最大应力成线性关系。通过测量铁磁性构件表面的磁场梯度,为非破坏性测量应力提供新途径。另外,磁记忆信号会随试件取下后搁置时间而逐渐减弱的事实,表明用金属磁记忆技术检测应力集中具有时效性。     

磁传动水表中动态磁路设计

基于铁磁学理论,建立了圆环磁性耦合的模型,推导出圆环磁性耦舍器剩磁的计算公式,二磁体尺寸的确定;对于磁传动水表的设计具有参考价值。     

400Hz高速磁力泵永磁联轴器磁场特性分析

鉴于包含运动边界磁场难处理的问题,为精确获得内外磁转子同步旋转隔离套静止其中时的磁场特性,应用Maxwell软件基于时步有限元法对400Hz高速磁力泵永磁联轴器进行了二维有限元瞬态计算。分析了稳态转速下的磁场分布特性,得到了不同转速及磁转角下的磁力线和涡流密度分布,给出了转矩和涡流损耗随转速、磁转角变化的关系。结果表明,内外轴式永磁联轴器输出转矩基本恒定,当转速为7800r/min,磁转角为7.5°时的波动幅值仅为平均值的0.81%;转矩不随转速变化,而随磁转角基本呈正弦变化。涡流损耗随转速增大而增大,随磁转角增大而减小;磁转角7.5°时,n=7800r/min涡流损耗为n=750r/min涡流损耗的108倍。由于隔离套涡流损耗产生的附加磁场的作用,内外磁转子气隙不同半径处的磁感应强度有所差别;相同磁转角下,R=38.1mm处周向磁密幅值均大于R=36.55mm处,且其周向磁密向磁转子转动方向偏移,而R=37.4mm处的周向磁密向磁转子转动的反向偏移。     

锥形永磁轴承磁力解析模型

为了解决锥形永磁轴承缺乏磁力解析模型问题,基于平面点磁荷的磁场和虚功原理,结合两块平行矩形截面永磁体及锥形永磁轴承结构特点,建立了锥形永磁轴承的磁力解析模型,用ANSYS仿真验证了该解析模型的正确性,分析了锥形永磁轴承悬浮磁力与其结构参数之间的关系。研究结果表明：锥形永磁轴承磁力与磁环的平均周长和磁环磁通密度的平方成正比,磁力随着磁环径向宽度的增大而增大,小尺寸范围内随磁环截面长度的增大而增大;轴向磁力随磁环锥角的增大而减小,随轴向偏移的增大而减小。该研究模型为锥形永磁轴承设计计算及其结构参数优化提供了技术支持。     

被动磁力轴承在磁悬浮技术中的作用

论述了被动磁力轴承的特点和设计方法、介绍了其在磁悬浮系统中的重要作用。     

电磁轴承磁场分析和优化设计

电磁轴承通过控制电磁力实现转子的无接触悬浮.为了更好的控制电磁力,须对电磁铁磁场分布进行研究.对八磁极电磁铁磁场进行了磁路分析和有限元方法的计算,并计算了电磁轴承的承载力,以最大承载力为目标,对气隙和磁极柱宽度进行了优化,对优化结果进行了分析,分析结果对电磁轴承设计有一定的指导作用.     

外圆磁性研磨机及其磁路计算

介绍一种车床改装的外圆磁性研磨装置的机构及技术参数，研究磁感应器的设计与计算问题，用磁路解析法计算磁感应器线圈的磁势及线圈的部分计算。     

利用ANSYS进行磁性流体密封装置磁场设计

介绍了通用有限元软件ANSYS的一般功能，讨论了利用ANSYS软件对磁性流体密封装置的磁场进行有限元计算的一般步骤，详细描述了从创建物理环境到解后处理的全过程。通过磁性流体密封装置的设计实例说明，用ANSYS对磁性流体密封装置磁场计算以及结构参数优化具有一定的意义。