光電工程學(xué)畢業(yè)論文開題報告
開題報告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文的有效保證，以下是小編收集整理的光電工程學(xué)畢業(yè)論文開題報告，歡迎閱讀參考。
設(shè)計(論文)題目： 磁流變拋光中磁場對表面粗糙度影響的研究
1.畢業(yè)設(shè)計(論文)題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況。
1.題目的背景及研究意義
隨著科技的進步，超光滑表面光學(xué)零件在諸如軟X射線光學(xué)系統(tǒng)、高能激光反射鏡、激光陀螺反射鏡、高密度波分復(fù)用器、功能光電材料、光學(xué)窗口等許多高新技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用[1]，這也使得超光滑表面的制造技術(shù)倍受人們關(guān)注。磁流變拋光(Magnetorheological Finishing, MRF)技術(shù)[2]是近二十年新興的一種先進光學(xué)制造技術(shù)。它是利用磁流變拋光液在磁場中的流變性進行拋光，具有材料去除率穩(wěn)定、適合復(fù)雜面形加工、便于數(shù)控、拋光效率高等優(yōu)點，特別在超光滑非球面光學(xué)零件的加工中有廣闊的應(yīng)用空間。在磁流變拋光技術(shù)中，有許多工藝因素制約著最終的加工質(zhì)量。其中，磁場是最為重要的因素之一。研究磁流變拋光中磁場對工件表面粗糙度的影響對于深入探討磁流變拋光機理、準(zhǔn)確建立數(shù)學(xué)模型、尋求最佳工藝參數(shù)、改進完善拋光設(shè)備以及進一步實現(xiàn)數(shù)控加工都有重大意義。
2.國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀
90年代初，William.I. Kordonski，I. Prokhorov[3]及其合作者將流體力學(xué)和電磁學(xué)的相關(guān)理論應(yīng)用于光學(xué)加工中，發(fā)明了磁流變拋光技術(shù)。1994年，他們對磁流變拋光液進行了研究，得出磁流變拋光液粘度隨磁場強度的變化規(guī)律，對磁流變拋光液在拋光過程中的特性從微觀角度作了解釋，并在他們自己研制的磁流變拋光樣機上對一些玻璃元件進行了初步的拋光試驗。1995年，美國Rochester大學(xué)的光學(xué)加工中心(COM)利用磁流變拋光方法對一批直徑小于50mm的球面和非球面光學(xué)元件進行了加工，結(jié)果材料為熔石英的球面元件表面粗糙度降0.8nm(rms) ;面形誤差為0. 09μm(P-V);材料為BK7 的非球面元件表面粗糙度降到1nm(rms);面形誤差為0. 86μm(P-V)，這些光學(xué)元件都達到了圖紙要求。1996年, William.I. Kordonski等人用流體動力學(xué)潤滑的理論對磁流變拋光進行了初步的理論分析。他們發(fā)現(xiàn)磁流變拋光中的流體運動形式類似于軸頸軸承潤滑時流體的運動形式， 并對磁流變拋光中的剪切應(yīng)力進行了理論推導(dǎo)。1997 年，COM 的研究人員對初始面形精度為30nm(rms)左右的熔石英及其它六種玻璃材料光學(xué)元件進行試驗, 經(jīng)過5-10min的拋光, 面形精度達到了1nm左右。同時, 他們又對磁流變拋光液成分進行了化學(xué)分析, 通過以氧化鋁或金剛石微粉等非磁性拋光粉代替原磁流變拋光液中的非磁性拋光粉氧化鈰, 較為成功地對一些紅外材料進行了拋光[2]。1998年4月, 他們將快速文本編輯程序(QED)技術(shù)引入Q22 型磁流變拋光機中，研制出了商用磁流變拋光機，從而實現(xiàn)對光學(xué)元件的確定性加工，大大縮短了拋光時間, 提高了拋光效率，使磁流變拋光技術(shù)走向了商業(yè)化，該機床能夠加工直徑為10-200mm的多種材料光學(xué)零件。近年來，COM研究人員繼續(xù)對磁流變拋光的機械和化學(xué)原理進行了研究，確定了一系列不同的拋光粉對不同材料的去除率。
國內(nèi)對于磁流變拋光技術(shù)的研究起步較晚，與國外有一定差距。中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所[4]對磁流變拋光技術(shù)進行了深入地研究，設(shè)計了與分析式鐵譜儀磁路類似的永久磁鐵磁路，研制了一套磁流變拋光裝置。同時他們對磁流變拋光機理和數(shù)學(xué)模型作了較深入的理論研究，通過實驗對建立的數(shù)學(xué)模型進行了初步檢驗，分析了磁流變拋光加工中的重要工藝參數(shù)，同時他們還和復(fù)旦大學(xué)合作進行了油基磁流變液的研制，將其應(yīng)用于實際拋光中取得了不錯的效果，并對磁流變拋光理論(拋光區(qū)域的形成等)也進行了初步探討。清華大學(xué)[5]自主設(shè)計了一種特殊的磁性輪式拋光工具，該種磁性拋光輪在加工工件時，可以同時進行公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)。在該拋光方法中，在非剪切磁流變液的表面和工件的表面之間形成了一個狹小的間隙，在間隙內(nèi)形成了一個高梯度的磁場，進入梯度磁場的磁流變拋光液就會發(fā)生磁流變效應(yīng)，成為具有粘塑性的Bingham介質(zhì)，并且產(chǎn)生突起，形成柔性磨頭。西安工業(yè)大學(xué)從面接觸式的拋光思想出發(fā)，自主設(shè)計了適合于磁流變拋光的環(huán)帶閉合磁場，并在原有儀器機械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計出相應(yīng)的機械結(jié)構(gòu)和兩套獨立的磁流變液循環(huán)系統(tǒng)和拋光液循環(huán)系統(tǒng)，完成了一臺實驗樣機，并在該樣機上進行了初步的工藝實驗，但對于某些工藝因素對表面粗糙度和表面質(zhì)量的具體影響還未進行深入的探索。復(fù)旦大學(xué)，電子科技大學(xué)和中國科技大學(xué)同時開展了對磁流變液的研究工作。此外，哈爾濱工業(yè)大學(xué)和國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)也進行了磁流變拋光技術(shù)的初步研究，取得了一定的成果。但是就整體而言，國內(nèi)的磁流變拋光技術(shù)研究基礎(chǔ)相對薄弱，沒有能夠?qū)σ恍╆P(guān)鍵技術(shù)，如水基磁流變液的配制與性能研究、拋光設(shè)備的開發(fā)以及磁流變拋光機理進行進一步探討，無法使磁流變拋光技術(shù)實用化，阻礙了該技術(shù)在國內(nèi)光學(xué)超精密加工工業(yè)中的進一步發(fā)展與應(yīng)用。
2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施。
1.本課題研究的主要內(nèi)容
(1)了解磁流變拋光技術(shù)的原理、發(fā)展現(xiàn)狀及磁流變拋光技術(shù)中影響表面粗糙度的工藝因素;
(2)在實驗室現(xiàn)有的磁流變拋光機和檢測儀的基礎(chǔ)上進行拋光實驗，研究不同的磁場條件對被加工光學(xué)零件表面粗糙度和表面質(zhì)量的影響。
2.擬采用的研究方案、研究方法或措施。
磁場強度是影響表面粗糙度的重要因素之一。磁場強度過小會使得拋光效率太低，而磁場強度過大會使表面出現(xiàn)滑痕，嚴重影響表面質(zhì)量。因而，合適的磁場強度對于提高表面粗糙度有重大意義。針對這些問題，在本部分研究中，限定除磁場以外的工藝參數(shù)不變，通過調(diào)節(jié)電磁場大小和磁路的結(jié)構(gòu)，來改變磁場的強度，用6個不同水平的磁場強度進行拋光實驗，觀察表面粗糙度的變化情況，找到磁場強度與表面粗糙度的關(guān)系，給出最佳磁場強度值，研究減小表面出現(xiàn)溝谷的方法，最終達到改善表面粗糙度的目的。
不同的磁場位置對表面粗糙度也有影響。磁場位置不合適會使零件表面邊緣的'質(zhì)量下降，嚴重時會出現(xiàn)滑痕，大大影響了表面粗糙度。但有時可以利用磁場位置的改變來克服工件表面有些位置拋光效果不佳的情況。在這部分研究中，擬改變不同的磁場位置，在不同位置下進行實驗，通過測量不同位置磁場強度大小、磁流變液的分布、比較其表面粗糙度等實驗方法，研究磁場位置對表面粗糙度的影響。
3.預(yù)期成果形式。
完成畢業(yè)論文
4.本課題研究的重點及難點，前期已開展工作。
重點：1 準(zhǔn)確細致的觀測不同磁場強度下表面粗糙度和表面質(zhì)量的變化;
2 分析不同磁場條件對表面粗糙度影響的差異。
難點：準(zhǔn)確控制除磁場以外的其它工藝參數(shù)，提供穩(wěn)定的實驗環(huán)境。
前期已開展的工作：在前期準(zhǔn)備工作中，已查閱大量的國內(nèi)外期刊論文、優(yōu)秀碩博論文。同時結(jié)合題目和相關(guān)實驗條件，初步確定了研究方向，擬定了實驗方案。并進行了大量拋光實驗，能較熟練的操作拋光設(shè)備和檢測儀器。
5.完成本課題的工作方案及進度計劃(按周次填寫)。
1—4周：查閱相關(guān)資料，熟悉相關(guān)儀器，擬定實驗方案，完成開題報告;
5—13周：進行拋光實驗，同時完成英文資料翻譯和中期報告;
14—15周：對實驗結(jié)果進行分析處理;
16—17周：撰寫畢業(yè)論文;
18周：準(zhǔn)備答辯。
參考文獻
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