模具作为制造业的核心技术之一,是工业生产中用来制造成型物品的重要工艺装备,有着极为广泛的应用。抛光是制造模具型面过程中最终也是最为关键的工序,对模具的使用寿命和用其加工产品的质量有重要影响。近年来,为了提升产品竞争力,自由曲面的设计和使用越来越多,对模具抛光提出了更高的要求。目前,模具自由曲面还主要依赖人工抛光,费时费力,抛光轨迹均匀性差,且抛光质量难以保障,影响我国模具行业的快速发展。因此,深入开展模具自由曲面自动化抛光的理论与技术研究工作迫在眉睫。本文针对模具自由曲面自动化抛光的这一热点问题,在国家自然科学基金项目(51375361)资助下,提出一种应用于模具自由曲面的新型弹性磨具抛光技术。该技术所使用的弹性抛光轮工具,在抛光过程中能与模具自由曲面形成较大面积仿形接触,可随时改变磨粒切削方向,进行变轨迹抛光,在保证材料去除效率的同时,提高抛光轨迹均匀性,获得高质量加工表面,其定量可控的材料去除特性,可实现模具自由曲面高效稳定的自动化抛光。本课题的主要任务是深入研究弹性抛光轮工具的材料去除理论及抛光工艺问题。首先根据弹性抛光轮磨头的运动特点和抛光工艺要求,设计一款具有公转自转复合运动的弹性抛光轮工具,该工具可调整磨粒切削方向,进行变轨迹抛光;其次基于赫兹接触理论建立抛光接触区的压力分布模型,结合运动学理论建立速度分布模型;再次分析抛光轨迹的均匀性,根据多颗磨粒相对运动模型,建立任意一点磨粒相对于抛光接触区的运动轨迹方程,并引入变异系数对抛光轨迹均匀性进行评价,揭示转速比对抛光轨迹均匀性的影响规律;然后基于Preston理论建立材料去除函数的理论模型,并进行仿真分析;接下来通过实验设计验证材料去除函数理论模型的正确性,通过正交实验探讨自转速度、转速比、下压量、磨粒粒度这四个主要工艺参数对表面粗糙度与材料去除率的影响规律,并进行抛光综合实验验证所优选工艺参数组合的正确性和该抛光方法的高效性;最后探讨弹性抛光轮工具实现自动化抛光的关键技术问题。