面向光学玻璃的精密加工技术研究

论文摘要

随着科学技术的发展,工业领域需要大量的大平面光学玻璃元件。传统的光学加工方法不能满足大平面光学玻璃零件提出的加工效率和加工表面质量两个主要方面的要求,因此研究一种具有高效率和高精度的光学零件加工方法具有重要的实际意义。弹性射流抛光是一种新型的光学零件精密加工方法,它通过高速旋转的抛光工具控制磨料射流对工件表面的加工过程,使工件表面材料均匀去除,得到超光滑的表面,同时保证了光学玻璃较好的表面质量和较高的抛光效率。本论文的工作内容包括以下几个方面：(1)阐述了光学玻璃零件的抛光机理,根据水射流的理论基础,结合弹性发射加工技术和磨料水射流抛光技术的机理研究分析了弹性射流抛光的材料去除机理,分析了抛光过程中会对加工效果产生影响的几个主要工艺参数。(2)根据弹性射流抛光的工艺要求,分析所需设计系统的功能性和实用性,通过对多种设计方案进行对比分析,确定了弹性射流抛光系统的设计原理。其中抛光机构的工作原理基于外圆磨床来实现,射流的形成原理则是对传统的磨料浆体射流方式进行改进。(3)利用流体仿真软件Fluent模拟研究了弹性射流流场分布,分别分析了喷嘴内、喷嘴外和抛光区域的流场状态。对喷嘴的主要结构参数进行了数值模拟和优化,给喷嘴的设计过程提供依据,研究了喷嘴外自由射流部分和抛光区域弹性射流部分的流场状态。(4)根据弹性射流抛光系统的原理设计方案,对系统进行详细的结构设计,完成了弹性射流抛光系统的开发。设计了基于外圆磨床实现加工的抛光装置,对射流系统中供压模块、喷射模块和供料模块进行了分模块设计,并分析了射流系统的工作原理和关键技术。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 光学玻璃元件的精密加工技术概况
• 1.1.1 光学玻璃的应用
• 1.1.2 光学玻璃的加工特点
• 1.1.3 光学玻璃的精密及超精密加工方法
• 1.2 课题的来源及提出
• 1.2.1 弹性发射加工技术简介及研究现状
• 1.2.2 射流抛光技术简介及研究现状
• 1.2.3 弹性射流抛光技术的提出
• 1.3 本文的主要研究内容及意义
• 第二章 弹性射流抛光技术的理论研究
• 2.1 引言
• 2.2 光学玻璃表面的抛光机理概述
• 2.2.1 传统光学表面抛光机理学说
• 2.2.2 现代光学表面抛光机理学说
• 2.3 射流基本理论的概述与分析
• 2.3.1 射流的分类
• 2.3.2 射流的基本结构
• 2.3.3 射流的基本参数
• 2.4 弹性射流抛光机理研究
• 2.4.1 自由射流抛光材料去除机理分析
• 2.4.2 弹性射流抛光材料去除机理分析
• 2.4.3 弹性射流抛光主要工艺参数分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 弹性射流抛光系统的原理设计
• 3.1 引言
• 3.2 弹性射流抛光系统的设计要求
• 3.3 抛光机构原理设计
• 3.3.1 设计方案一
• 3.3.2 设计方案二
• 3.3.3 方案对比分析及选择
• 3.4 射流形成原理设计
• 3.4.1 设计方案一
• 3.4.2 设计方案二
• 3.4.3 设计方案三
• 3.4.4 设计方案四
• 3.4.5 方案对比分析及选择
• 3.5 本章小结
• 第四章 弹性射流抛光流场仿真与分析
• 4.1 引言
• 4.2 喷嘴内流场仿真与分析
• 4.2.1 仿真模型的建立及参数设置
• 4.2.2 仿真结果与分析
• 4.2.3 喷嘴几何参数数值模拟
• 4.3 喷嘴外流场仿真与分析
• 4.3.1 仿真模型的建立及参数设置
• 4.3.2 仿真结果及分析
• 4.4 抛光区域流场仿真与分析
• 4.4.1 仿真模型的建立及参数设置
• 4.4.2 仿真结果与分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 弹性射流抛光系统的结构设计
• 5.1 引言
• 5.2 弹性射流抛光装置的结构设计
• 5.2.1 弹性射流抛光装置的总体结构设计
• 5.2.2 抛光防护装置的结构设计
• 5.2.3 工件夹紧装置的结构设计
• 5.2.4 喷射装置的结构设计
• 5.3 弹性射流抛光射流系统的结构设计
• 5.3.1 弹性射流抛光射流系统的总体结构设计
• 5.3.2 弹性射流抛光射流系统的模块化设计
• 5.3.3 弹性射流抛光射流系统的工作原理
• 5.4 弹性射流抛光系统的关键技术分析
• 5.4.1 射流系统中双循环结构的设计与分析
• 5.4.2 抛光液的选择
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢