气囊抛光工艺中接触面积的计算与仿真分析*

赵 钰，詹建明，曾云川

(宁波大学机械工程与力学学院，浙江宁波315211)

0 引言

气囊袋体材料一般采用高弹性的尼龙或橡胶等材料，在其内部充入低压气体后，整体会与工件曲面保持良好的面接触。另外，气囊体的弹性系数基本不受变形量的影响，气囊与工件曲面之间的接触，不会出现应力集中现象，有利于减少研抛划痕。与传统的抛光工具相比，气囊可以更灵活地拟合曲面工件的形状［1-3］。根据现在已有的大多数的研究结果可知，当气囊压在曲面上时，在接触区的每一个点的接触应力大小是相同的。因此，充满压缩气体的柔软气囊是目前为止最好的一种曲面抛光工具之一［4-6］。

气囊抛光加工时，研抛工具能够良好地适应工件曲面形貌的变化、并与工件保持面接触，具有比单点接触抛光加工更高的加工效率。气囊抛光具有加工区域可控且稳定、待磨工件和气囊吻合度高、加工后纹理细腻等优点。待磨工件通过气囊抛光能获得超光滑、超精密光学表面。上世纪90年代，伦敦大学最先发表了关于气囊抛光的相关文献，从理论和实验两方面进行了叙述说明［7］，为气囊抛光打下了坚实的基础。从原理上看，该方法特别适用于抛光非球面和自由曲面的光学零件，属于一种既实用又经济的确定量抛光技术，很有希望成为未来光学加工的主要方法之一［8］。但是，由于气囊抛光研究刚起步，对其抛光过程和机理的分析不够透彻，还未能在实际生产得到大范围普及。……