大学生创新性实验结题总结报告

1、xx大学生创新性实验结题总结报告 小容量电器微小触头磁力去毛刺技术 学 院：机械工程学院 专业班级：机测 0801 班 姓 名：李冬 指导教师： 姚新改 摘要：小容量电器微小触头磁力去毛刺工艺是在磁场的作用下利用磁性磨料形成的的柔性磁刷对触头外表产生一定的碰撞、滚压、滑擦和刻划,从而实现触头外表的抛光和去毛刺。本文用 ansys 对磁路进行了分析和设计；对磨粒与工件进行了受力及运动分析，建立了磁力研磨试验平台，进行了相应的工艺性实验，试验结果说明磁力研磨技术对触点的抛光作用明显，且能有效去除触头毛刺。 关键词：触点 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 触头执行着通断电路的重要任务，对电器产品的质量有很大的影响。触头通常由冷冲压或冷墩而成，受模具间隙的影响触头在断面上产生毛刺，而毛刺的存在

5、直接影响触头的加工质量和使用寿命。目前触头去毛刺方法主要有振动光饰和离心式滚光去毛刺，振动光饰工件和磨料只靠较小的振动和自重力，故磨削力偏小；离心式滚光去毛刺是利用旋架和六角滚磨筒两者的复合运动使筒中的工件和磨料在强大离心作用下产生相互挤压磨削，磨削力不均和偏大，且结构复杂。为此本文提出利用磁力研磨去除微小触点毛刺的新工艺。 2:微小触点磁力去毛刺加工机理 2.1 工作原理 如图 1 所示，在非导磁性容器内放入一定的比例的磁性磨料和微小工件的混合物。当外部磁场旋转时，磁性磨粒随着外部磁场的旋转而旋转，由于磁性磨粒和工件的磁导率不同，所以微小工件和磁性磨料将产生相对运动；在一定的磁场力作用下，磁

6、性磨粒会沿着磁 力线方向形成“磁刷”，在工件外表产生一定的研磨压力如图（2）所示,从而实现对零件的抛光研磨。 2.2 受力分析与运动分析 由于磁性磨粒本身的几何形状是不规那么的，所以它有在某一方向相对较长的尺寸，称为长轴；相对较短的尺寸方向那么称为短轴。根据电磁理论，处于磁场中的磁性磨粒，破坏了磁场中原来的平衡，必将受到沿磁力线方向的纵向张力和沿等位线方向的侧向压力（如公式3.1所示）。 如图5所示单个磨粒p在各方向收到作用力大小分别为： 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 磨料中含铁的体积； x 磨料磁化率； h 某点的磁场强度； 0 真空中的磁导率； ?h?x ，?h?y 为沿磁力线和等磁位线方向上的磁场强度梯度。 无论磁性磨粒的形状如何，这三个力的结果都使磁性磨粒沿磁力线的方向受到拉伸，沿等磁位线的方向受到压缩，所以磨粒的长轴永远和磁力线的方向保持一致。所以如图 6所示磁性磨料在随磁极公转的过程中自身也在不停地自转。 图 2 磁链在工件外表 的排列 图 1 磁力去毛刺技术 原理图 a b c 图 6 磨粒在磁场中的运动 图 5 单个磨粒的受力分析 a 摩擦力f t 它是磨粒与工件外表

8、的摩擦而产生的，磨粒收到摩擦力将随磁极一起转动，由于本身有一定的质量，所以要受到离心力的作用。 磨粒在随磁极的旋转的过程中受到离心力f 0 的作用： f 0 = mv 2r 其中： m 单个磨粒的质量（kg）; v 磨粒转动的速度（m/s）; r磨粒转动的半径（m）。 磁力研磨过程中，单个磨粒在磁场作用力f，离心力f 0 ，摩擦力f t 等共同的作用下与工件产生相对运动与研磨压力。大量磨粒之间相互作用，沿磁力线的方向形成磁刷。为提高加工效率，可以从两方面着手，一是提高 f，一是提高f t ，提高f须提高磁性磨粒的磁化率及磁场强度，提高f t 须合理的设计磁路，有效的利用磁场力来产生切削力。 3

9、：方案设计 31：磁路设计 磁路设计及磁场力的大小对磁力研磨微小触点的加工效果起着至关重要的作用。本设计从磁场力的大小和相对运动的角度出发，采用如图 3 所示设计方案。通过永磁体成螺旋形状的分布，在旋转过程中可以将磨料与工件有效的收拢到加工区域中。永磁铁的极性取向通过 ansys 有限元分析如图 4 所示，可以看出第一方案中通过加工区域的磁力线数目远大于第二方案且磁力线向各方向延伸，易形成强有力的磁刷。 3.2 结构设计 设 计时主要考虑到的问题 有： （1）电机的选择。为得到工件合理的加工效果，适应对不同零件的加工，必须掌握合理的磁极转速，为此电机转速必须在一定转速内可调。此外还要求性能稳定

10、可靠,价格合理。 （2）磁铁的布置。要求既简单可靠又能得到满足实验要求的磁路。为此机构中设置了上图 3 磁极的排列图 第一方案 第二方案 图 4 ansys 磁力线分布 图 图 4 1上磁铁，2料桶，3磨料，4工件，5下磁铁，6电机 1上磁铁，2料桶，3磨料 4工件， 5下磁铁，6电机 图 4 图 5 实验装置 下两盘状磁铁，下端磁铁固定于转轴，由电机驱动；上端磁铁固定于机架上。 实验装置如图四所示： 通过变频器控制电机以一定的速度转动，带动传动轴上端盘状的永磁铁旋转，该磁铁与料筒上端的盘状磁铁形成封闭的磁路，产生旋转的磁场。磨料和工件混合均匀后，填充在固定于两磁极间的料筒中。磁性磨料在旋转磁

11、场的作用下旋转，带开工件运动，由于两者之间存在相对运动，从而实现了对工件、飞边毛刺的磨削。 4：实验分析 根据经验数据与加工装备，确定加工条件如下表： 表 1 加工条件 为确定磁极转速对加工效果的影响，分别通过变频器控制磁极的从 300n/min，以150n/min 的递增分别进行实验，并对加工完成的触点进行粗糙度测量,结果如图 7 所示： 从图 7 中可以发现磁力研磨技术可以有效的降低触点外表的粗糙度，当电机转速到达900r/min 时金属切削量到达最大，使得抛光效果变差，图 8 所示分别是加工前和加工后的外表形貌分析，可以发现触点的外表形貌得到极大的改善，证明这种加工方案是切实有效。 5：结论 本实验就小容量电器微小触点的磁力研磨进行了研究，理论分析与实验结果说明磁力研磨在微小工件的抛光和去毛刺方面效果明显，为日后的研究提供了一个方向与根底。 0.270.280.290.30.310.32200 350 500 650 800 950 1100触点外表粗糙度电机转速（r/min ）系列1磨料粒度 工件与磨料积比 加工时间 工件材料 研磨液 100 目 1:2 30min 银镍合金 乳化液 图 7 粗糙度转速曲线 未加工触点外表平均粗糙度 加工前外表形貌 加工后外表形貌 图 8 触点外表形貌 参考文献 (1)杨世春：外表质量与光整技术，机械工