S型金属蜂窝载体成形的关键技术研究.doc

s型金属蜂窝载体成形的关键技术研究第11期.2010年l1月机械设计与制造machinerydesign&manufacture201文章编号:10013997(201o)11020102s型金属蜂窝载体成形的关键技术研究朱永康周一届(江南大学机械工程学院,无锡214122)thekeytechnologiesforformingprocessofs-typemetallichoneycombsubstrateszhuyongkang,zhouyi_jie(mechanicalengineeringschool,jiangnanuniversity,wuxi214122,china)【摘要】针对目前我国汽车尾气净化器用金属蜂窝载体的生产现状进行了研究,提出了一种新型的s型金属蜂窝栽体成形方法.通过分析其生产工艺和成形过程,进行了s型金属蜂窝载体的成形装置的结构设计,提高了生产效率和质量.对s型金属蜂窝载体的成形原理进行了理论分析及动态仿真.关键词:s型金属蜂窝载体;成形装置;成形板曲线;成形仿真【abstract】ecurrentproductionsituationofmetallichoneycombsubstratesforautomobilegaspurifiersisstudieddtpresentsanew-formingmethodfors-typemetallichoneycombsubstrates.withtheanalysisofproductionprocessandformingprocessofstypemetallichoneycombsubstrates,aform,zgdeviceisdesignedtomanufacturemetallichoneycombsubstratesanditcqnimproveproductionefficiencyandqualityofmetallichoneycombsubstrates.theoreticalanalysisanddynamicsimulionarecarriedoutonformingprinciplesofstypemetallichoneycombsubstrates.keywords:stypemetallichoneycombsubstrates;formingdevice;thecurveofformingplate;simulationofformingprocess中图分类号:th16文献标识码:a1引言在排气管内装入尾气净化器,可以有效的控制汽车排放污染.随着国家对汽车排放标准的提高,对尾气净化器用金属蜂窝载体也提出了更高的技术要求.目前国外的金属蜂窝载体已经大批量生产,如德国emitec公司,芬兰kemira公司和日本新日铁公司的年产量可以达到1000万件以上_ll.国内少数厂家正在对金属蜂窝载体的生产工艺及成形方法进行研究,其生产工艺多为半机械化过程,生产效率低.我国所生产的金属蜂窝载体基本采用螺旋式结构,这是国外七十年代的产品,由于其抗热蠕变,抗热变形能力和机械耐久性较差刚,在国外已大量为s型金属蜂窝载体所取代.目前s型金属蜂窝载体以其可靠的耐久性能,较好的形成紊流作用成为金属蜂窝载体的基本结构.因此,对s型金属蜂窝载体的生产工艺和成形方法进行研究就显得尤为重要.研制出s型金属蜂窝载体的新型成形装置,使得生产过程实现自动化,并且成形过程合理,简单,经济,这对金属蜂窝载体的发展和应用有着很好的促进作用.2s型金属蜂窝载体的成形装置2.1成形的技术条件s型金属蜂窝载体由内芯和外壳组成,如图1所示.内芯主要是通过交替叠合的数层平板和波纹板卷制而成,平板和波纹板的叠合方式有两种,如图2所示.平板和波纹板的材料主要有fecal,nicr和femow等三类合金,从加工性能和经济价值等综合考虑,fecal是最有应用前景的合金日.汽车尾气净化器用金属蜂窝载体工作时要承受高速气流的来稿日期:20100l一10热冲击,以及路面的不平整和发动机引起的剧烈振动,因此金属蜂窝载体要有很高的机械强度,这就对其成形提出了很高的技术要求.在外观上金属蜂窝载体内芯应卷制严实,充满外壳,端面平齐,无轴向窜动;内芯孔道层次清楚,孔道平直,大小及密度均匀,无堵孔;外壳匀净平整,无焊接烧孔,端头平整如表1所示,金属蜂窝载体的尺寸,外形和允许偏差的规定.外壳内芯(b)图1金属蜂窝载体的结构图2叠合方式表1金属蜂窝载体的尺寸,外形和允许偏差的规定尺寸,外形允许偏差cpsi:l/cm:l/cm100151孔密度0器431耋40062+-4孔型三角形或者正弦波形内芯横截面直径/mm30180+-0.8高度/mm301800.8内芯壁厚/mm0.05-0.10+-0.叭中一otl直径/n1m7.0外壳壁厚/mm1.02.0o.05内芯端面与外壳端面距离/mm5+-0.5202朱永康等:s型金属蜂窝载体成形的关键技术研究第11期2-2成形装置s型金属蜂窝载体的成形装置由双立柱4,齿轮7,齿条1和6,成形板5和10,滑块2和8,辅助成圆爪3和9等组成,如图3所示.它的工作原理是:首先,将一定长度的平板与波纹板依次叠加在一起并放入双立柱的中问,双立柱安装于机械旋转轴上;其次,当双立柱4转动时,电机带动齿轮7转动,经过齿轮齿条传动转变成齿条1和7的左右相对运动,从而上下两块成形板5和10也进行左右相对移动.最后,在成形板移动过程中,辅助成圆爪3和9同时动作,促使卷制好的载体内芯不再松开.图3成形装置原理图1.齿条(上)2.滑块(上)3.辅助成圆爪(上)4.双立柱(安装在旋转轴上)5.成形板(上)6.齿条(下)7齿轮(安装在电机轴上二)8li滑块(下)9_辅助成圆爪(下)10.成形板(下)2.3成形工艺计算根据不同的应用要求,s型金属蜂窝载体的内芯直径,平板厚度h,平板层数n,波纹板厚度h和波纹板层数n也不同,因此其成形工艺也不同.即双立柱卷制的角度随着平板和波纹板总的厚度及长度的不同而不同.如表2所示,内芯直径为33illm,平板厚度为0.1mm的成形工艺计算.叠加以后平板和波纹板的总厚度:=h,+n(1)平板和波纹板的总长度:l=rrd/h(2)双立柱的卷制角度:0=3601/do(3)表2成形工艺计算3s型金属蜂窝载体成形的基本原理3.1s型金属蜂窝载体的曲线基于s型金属蜂窝载体的结构特点,将数层平板和波纹板依次叠加在一起,放置于双立柱的中问,在卷制的过程中,假设平板和波纹板都没有发生塑性变形,即平板和波纹板的厚度未发生变化.由此可以推导出s型金属蜂窝载体的边界曲线方程(4),曲线,如图4所示,(图中过曲线上点和原点的直线与y轴负方向之间的夹角)y./?.:,|一bf墨ie:/二)/:图4金属蜂窝载体理论曲线图5凸轮挺杆机构+(手)=(争)2,(o-o)一一02)+(y号_争1,(0=-0203)(4)y=h+垡,(0=03一o4)2t2+(y+手)=2争),(o=-o4一o4)式中:h=n.h+n2h;d【厂载体的内芯直径;平板厚度;一波纹板厚度;n,平板层数;n:一波纹板层数;叠加在一起平板和波纹板总的厚度;一双立柱的中心距;,一立柱横截面的直径.3.2成形板曲线根据金属蜂窝载体的边界曲线方程(4),在三维软件pro/e中建立凸轮外形,凸轮轮廓曲线方程为金属蜂窝载体的边界曲线方程.此时我们利用pro/e的动态仿真功能建立凸轮挺杆模型,如图5所示.将挺杆与凸轮之间的连接建立凸轮副机构,挺杆与基座之间的连接建立滑动杆机构,凸轮与基座之间的连接建立铰链机构.0点为凸轮的旋转中心,h表示挺杆a点到基座b表面的距离.当凸轮转动时(0-0-05),从而计算出挺杆的运动规律h(t),如图6所示.根据挺杆的运动规律日(f)在pro/e建立成形板的三维模型,如图7所示,成形曲线为挺杆的运动规律h(t),卷制终端圆弧直径为载体内芯直径.a!些,8.4689245竺二二二二二二=j:二:二:二二二二:二二二:二:二.j鬈e=7j6892454=二=二=二=二=二=.(.9000图6挺杆的运动规律i图7成形板曲线端圆弧第11期2010年11月机械设计与制造machinerydesign&manufacture203文章编号:10013997(2010)11020302无明显磁化铁磁试样在保载状态下的拉伸磁记忆特性木于凤云张经充胡金平吴维华徐东昊(黑龙江科技学院机械工程学院,哈尔滨】50027)magnetictestmethodforidentifyplasticdeformationofferromagneticmaterialyufengyun,zhangjingchong,hujinping,wuweihua,xudonghao(collegeofmechanicalengineering,heilongjianginstituteofscience&technology,harbin150027,china)中图分类号:th16,tg115.28文献标识码:a1引言金属磁记忆检测技术是俄罗斯学者杜波夫(doubov)于20世纪90年代提出的一种无损检测新技术.与其它无损检测技术相比,该技术能在不对金属构件进行专门充磁的情况下实现早期诊断,防止意外断裂事故的发生.在工程结构中,既没有被明显磁化,又不经过退磁处理的零件很多,为了解这类零件的磁场强度随工作载荷的变化情况,对铣削加工且没有经过退磁处理的试样进行了拉伸试验.在保载状态下,对试样表面的磁场强度进行了跟踪检测,分析了磁场强度随应力和变形的变化规律.来稿日期:2010一o112基金项目:黑龙江省晋通局等学校青年学术骨r支持计划丁贞目一铁磁性材料早期损伤无损检测方法研究(200703编号1152g033),金属磁记忆检测方法及应用研究(200906编号11541305)3.3成形仿真移动.与现有成形技术相比,使用这种成形方法卷制出的s型金利用pro/e的动态仿真功能建立成形的仿真模型.双立柱属蜂窝载体内芯严实,孔隙均匀,并且生产效率i寄.在金属蜂窝载的卷制的角速度为=,上下成形板的水平速度为v=l/t,则(【,体需求日益增加的情况下,该成形方法必将得到很好的应用./v=/l.现在设定上下成形板的水平速度v=1mm/s,则双立柱的参考文献卷制速度:/deg/s,由仿真过程可知,s型金属蜂窝载体的边1苏建华,田群,陈宏德等.汽车排气催化净化用金属戟体的生产工艺与设界曲线与成形板曲线紧密合在一起,故而卷制成形后的金2巾):的81应-8用上l4jil汽车与配件,属蜂窝载体平板和波纹板能够很好的贴合在一起,载体内严2001(38,2022实且孔隙均匀.3周应军,张明盛.金属蜂窝载体在汽印工程中的应j1j下jl_汽车与配件,4结论4ch廿2001g(40):20-.aw22岫.jhlt1il1di随着国家对汽车尾气排放要求的提高,金属蜂窝载体在年stee1foilformetalliccatal