4865字开题报告磁流变抛光液的研制及去除功能的稳定性研究
4865 字开题报告磁流变抛光液的研制及去除功
能的稳定性研究
论文概述：
“ ”本文为光学工程论文开题报告范文，以 磁流变抛光液的研制及去除函数稳定性研究 为例介绍
了光学工程论文开题报告的写作方法。
论文正文：
磁流变抛光液的研制及去除功能的稳定性研究
开幕报告
内容
一、选题背景
二. 研究的目的和意义
第三，本研究涉及的主要理论
第四，本文的主要内容和研究框架
(一) 本研究的主要内容
(2) 本文的研究框架
五、写作大纲
六、本文的研究进展
七、读过的文学作品
一、选题背景
随着现代科学技术的发展，光学系统和光学元件已广泛应用于空照相机、空目标检测、航空空
照相机、医疗设备、跟踪和指向设备以及光刻系统[1-5]。由于非球面光学元件在不增加独立像
差的情况下增加了自由变量的数量，光学系统的成像质量明显提高。同时，在相同的约束条件
下，光学元件的数量减少，光学系统的尺寸和质量降低。因此，非球面光学元件广泛应用于现
代光学系统[6，7]。高精度非球面光学元件制造技术一直是光学制造的难点和热点，尤其是离
“ ”轴非球面制造技术被公认为 瓶颈 技术。随着传统加工方法的进步，磨头会磨损，导致磨头与
加工元件不一致，去除效率也会发生变化。去除函数不够稳定，导致过程无法控制，甚至导致
表面形状不收敛和重复加工。传统的加工方法已经不能满足[8-10]对高精度非球面应用日益增
长的需求。磁流变抛光技术作为新一代光学加工技术，具有去除功能稳定、材料去除效率高、
加工过程可控、抛光后表面精度高等特点，能够满足非球面加工的要求。然而，由于国外对磁
流变抛光关键技术和设备引进的封锁，我国迫切需要突破关键技术，在此基础上掌握磁流变抛
光技术，使其在实际工程中得到广泛应用。
二. 研究的目的和意义
本文通过对磁流变抛光液的制备、循环控制系统和实际加工中工件受力的研究，获得了稳定的
去除功能，并对非球面光学元件进行了实际加工，取得了理想的效果，突破了国外的技术封
锁，形成了具有自主知识产权的核心技术，为国防建设和科技发展提供了技术支持。
第三，本研究涉及的主要理论
CCOS 技术是采用数控技术形成和加工非球面的一类技术的总称。其核心思想是由鲁普在20 世
纪70 年代提出的。其基本原理是根据干涉仪等测量仪器获得表面形状数据。远小于工件直径
的抛光磨头(通常小于工件直径的1/5)沿着工件表面上的计划路径移动。研磨头和工件表面接触
区域之间的相互作用可以通过调节研磨头的转速和正压来控制，[12-15]。在实际加工过程中，
磨头与工件之间的相对线速度和正压通常保持恒定，磨头在工件上每个停留点的停留时间由计
算机控制，实现表面误差的定量消除。小磨头技术(磨头尺寸约为工件尺寸的 1/25~1/40)是
CCOS 应用最广、发展最早的技术之一。其结构简单，广泛应用于中小口径非球面加工。因为
小磨头和非球面光学元件在每个表面上具有较高的曲率半径匹配度，所以其材料去除相对稳
定。此外，与传统的依靠工人经验的非球面加工方法相比，CCOS 采用计算机控制技术，具有
执行速度快、加工重复精度高、效率高的优点，可以大大缩短大口径非球面光学元件的加工周
期。
应力盘抛光技术由安吉尔和帕克斯于1984 年提出。其原理是利用主动变形技术，在磨头边缘
施加力和力矩，使磨头在计算机控制下，在不同坐标的不同位置符合非球面的表面形状，然后
通过计算机控制每个驻点的停留时间，实现表面形状误差的定量消除。20 世纪 90 年代，亚利
桑那大学斯图尔特天文台实验室开发了一种应力盘抛光技术(图1.2)。目前，SOML 已经通过应
力盘抛光技术制造了许多大型非球面反射镜[24-29]。中国的一些研究机构也开展了应力盘抛光
技术的研究工作，其中南京天文台研制了直径为450 毫米的应力盘，并将其应用于直径为910
毫米的抛物面镜的加工，同时研究了应力盘的变形精度。成都光电研究所还开发了一种直径为
420 毫米的应力板，用于加工 φ1300 毫米的F/2 抛物面。同时，对曲面形状控制算法进行了研
究。长春光机所还研究了应力盘的抛光技术，开发了一种直径为400 毫米的应力盘，应力盘
80%以内的变形精度可达1μ 以内，并应用于[14，30 大口径非球面反射镜的加工。
随着磁流变液的发展和理论研究的深入，其应用领域不断拓宽。前苏联传热传质研究所的威廉
·科尔东斯基(William I.kordonsiki)和他的合作者发明了磁流变抛光(磁流变抛光)技术，利用磁流
变流变学抛光光学元件。1993 年，威廉·科尔东斯基(William Kordonski)的研究团队应邀到美国
光学技术中心开发磁流变抛光技术，1996 年成立 QED，将磁流变抛光技术商业化，在实际工
程应用中取得更好的结果[39]。磁流变抛光作为一种高度确定性的加工方法，可以抛光光学元
件和各种材料的一些金属元件。图1.8 是磁流变抛光的示意图。喷射泵通过喷嘴将磁流变抛光
液喷射到旋转的抛光轮上，当抛光轮驱动喷射泵通过工件和抛光盘之间的微小间隙时，这里的
“ ”高梯度磁场使磁流变抛光液流动，形成瞬时柔性 抛光磨头 ，在旋转的抛光盘的驱动下抛光工
件。当磁流变抛光液随着抛光轮的旋转离开磁场区域时，磁流变抛光液的流体性质恢复，磁流
变抛光液通过回收装置和回收泵回收到搅拌装置中储存磁流变液，实现液体循环。循环系统装
有冷却机构和相关传感器，对液体性能和成分补充进行实时监控，以保证磁流变抛光液在抛光
过程中的成分稳定性，从而实现磁流变的确定性抛光。
第四，本文的主要内容和研究框架
(一) 本研究的主要内容
磁流变抛光技术是一种高度确定性的光学加工技术。其高确定性主要体现在抛光过程中去除功
能的稳定性上。因此，本文根据实际工程要求，围绕影响磁流变抛光去除功能的稳定性因素开
展了相关研究工作。本文的主要内容包括以下几个方面:
1.通过对固体分散体系分散机理的研究和实际光学加工的要求，提出了磁流变抛光液的性能要
求，并根据要求合理选择磁流变液的添加组分。提出了一种磁流变抛光液的制备新工艺。通过
滚动搅拌将粉末和基液混合搅拌，并将抛光性能与球磨搅拌得到的磁流变抛光液进行比较。基
于配位化学理论，提出将磁流变抛光液制备成絮凝体系，提高材料去除效率，获得理想的去除
效果。用电位计、MCR302 磁流变仪和粘度计测试了制备的磁流变液的分散特性、流变特性和
零磁场粘度。结果表明，磁流变抛光液具有良好的抗沉降稳定性和流变特性。
2.分析了几种结构类型磁流变抛光设备的优缺点。采用倒置磁流变抛光设备。根据抛光轮的尺
寸和流量要求，设计了磁流变抛光喷嘴和回收机构储液槽。蠕动泵构成磁流变循环控制系统。
根据哈根-博须埃(Hagen-Bosseut)理论，液体的粘度通过检测系统的压力变化间接控制，成分实
时补充，温度由冷却循环系统控制。研究了抛光过程中温度和粘度的变化对流速、去除功能和
粗糙度的影响。最后，利用研制的抛光液和循环控制，研究了抛光过程中去除函数的稳定性。
3.选择了工程上常用的 BK7 玻璃和RB-SiC 陶瓷两种材料。用 KISTLER 力传感器测量了两种材
料在不同压入深度抛光时工件上的正压力和剪切力。分析了压入深度对去除功能面积、材料去
除效率和有效摩擦系数的影响。同时，通过改变铁粉含量、铁粉粒径和抛光粉在抛光液中的含
量，分别测量了抛光 BK7 玻璃和RB-SiC 陶瓷时工件上的正压和剪切力，分析了它们对去除功
能面积、材料去除效率和摩擦系数的影响，并讨论了抛光 BK7 玻璃和RB-SiC 工艺参数选择的
差异。最后，分析了正压与压力、剪切力与剪应力和材料去除效率之间的关系。
4.利用自行研制的磁流变抛光液和抛光设备，研究了磁流变抛光碳化硅的材料去除机理，并分
析了抛光后的表面粗糙度。采用磁流变抛光技术对一块非球面碳化硅反射镜进行了实际加工，
加工后的表面满足表面精度和表面粗糙度的要求。研制了适用于硅改性层抛光的磁流变抛光
液。分析了磁流变抛光液中抛光粉含量的变化对去除功能的影响。采用两种抛光液对硅改性碳
化硅进行抛光，取得了理想的效果。
5. 总结了本文的主要研究内容和创新工作，并期待着需要进一步改进和深入研究的工作。
(2) 本文的研究框架
本文的研究框架可以简单表达如下:
五、写作大纲
概要5-7
摘要7-9
目录10-14
第一章导言14-32
1.1 课题14 的研究背景和意义
1.2 常见非球面加工技术简介14-20
1.2.1 计算机控制表面成形技术(CCOS) 15-16
1.2.2 应力盘抛光技术 16-17
摘要：
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作者：闻远设计
分类：课程设计课件资料
价格：免费
属性：5 页
大小：18.05KB
格式：DOCX
时间：2023-08-05
