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k08 x53k 机床 变速 箱体 加工 工艺 夹具 设计 通过 答辩 毕业论文 cad 图纸

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!#$%圆 台 铣 床 夹 具 液 压 系 统 改 造吕 云 嵩南 京 工 程 学 院 机 械 系 ， 江 苏 南 京 &$#$摘 要 ： 通 过 实 例 ， 简 要 分 析 了 液 压 干 涉 现 象 对 薄 壁 件 加 工 质 量 的 影 响 。 整 改 措 施 涉 及 液 压 系 统 工 作 可 靠 性 、 压 力 稳 定 性 以及 液 压 节 能 技 术 等 。关 键 词 ： 液 压 干 涉 ； 稳 压 ； 节 能 ； 夹 具 ； 薄 壁 件 ； 机 加 工 质 量中 图 分 类 号 ： ()*： +$, 文 献 标 识 码 ： - 文 章 编 号 ： $#$ . &%)（ &#） # . #, . #&!#$%&()#*$% $+ , ,)-(./0*# &)&1 $+ , +*2/(& +$( . 3#$% 1*00(/0 123453645&(.#： 785267 9 :89; =34 9 =3? =9B=; 4 =3=A 5F =3=36； F=J28?$K 压 板 &K 工 件 K 配 流 块 *K 铣 刀 )K 转 阀 %K 精 铣 刀 ,K 粗 铣 刀 件 作 台 $#K 转 阀图 $ 加 工 示 意 图液 压 干 涉 是 多 缸 液 压 系 统 中 比 较 常 见 的 故 障 。 虽 然 其 作用 机 理 并 不 复 杂 ， 但 却 较 为 隐 蔽 ， 因 而 ， 容 易 被 人 们 忽 视 。 对 不同 的 设 备 和 系 统 ， 液 压 干 涉 的 外 在 表 现 是 不 一 样 的 。 !#$% 铣床 ， 其 夹 具 液 压 系 统 共 有 *L 只 油 缸 且 为 薄 壁 件 加 工 ， 因 而 具 有代 表 性 。 该 系 统 经 过 改 造 ， 不 仅 彻 底 消 除 了 液 压 干 涉 ， 系 统 的稳 定 性 、 可 靠 性 及 节 能 性 也 得 到 了 提 高 。 此 外 ， 系 统 中 阻 . 容环 节 的 应 用 也 颇 具 特 色 。$ 故 障 现 象 及 原 因 分 析某 厂 $ 台 !#$% 双 轴 立 式 通 用 圆 台 铣 床 ， 用 于 发 动 机 附 件箱 前 、 后 盖 结 合 面 的 粗 、 精 铣 加 工 。 工 件 为 铸 铝 件 ， 加 工 表 面 长$)宽 $,)最 小 壁 厚 )精 铣 要 求 平 面 度 误 差N #H#) 头 压 板 施 压 （ 如 图 $） 。由 于 铝 合 金 薄 壁 件 刚 性 差 易 变 形 ， 因 此 ， 该 机 交 付 后 加 工质 量 一 直 不 稳 定 ， 平 面 度 最 大 误 差 O #H&#粗 糙 度 值 不 仅 离散 且 经 常 有 “ 带 刀 痕 ” 和 “ 啃 齿 ” 现 象 ， 工 件 大 量 报 废 。 为 此 ， 夹具 制 造 厂 前 后 花 费 了 两 年 多 时 间 进 行 整 改 ， 但 由 于 故 障 隐 蔽 ，整 改 工 作 未 能 取 得 实 质 性 进 展 。如 图 $， 回 转 工 作 台 上 设 有 % 副 夹 具 。 加 工 时 ， 夹 具 和 工 件随 工 作 台 旋 转 ， 顺 次 通 过 粗 、 精 铣 刀 。 工 作 台 中 央 设 有 回 转 换向 阀 ， 阀 上 有 六 对 进 、 回 油 口 分 别 给 % 副 夹 具 的 油 缸 供 油 。 当 工作 台 带 着 夹 具 转 到 放 松 区 时 ， 相 应 夹 紧 缸 的 下 腔 通 压 力 油 ， 压板 抬 起 ； 反 之 ， 转 到 夹 紧 区 时 ， 夹 紧 缸 的 上 腔 接 通 压 力 油 ， 压 板落 下 并 夹 紧 工 件 。 各 夹 紧 缸 的 夹 紧 力 为 ：! P! （ &. #&） $. &$& %* （ $）! 夹 紧 力 、 # 活 塞 、 活 塞 杆 直 径$ 油 缸 进 油 压 力 $& 油 缸 回 油 背 压若 忽 略 转 阀 封 油 区 宽 度 的 影 响 ， 工 件 的 放 松 和 夹 紧 区 间 角应 各 占 $L#&。 每 只 夹 具 上 共 有 L 只 油 缸 ， 当 夹 具 在 放 松 Q 夹 紧区 间 切 换 时 ， L 只 油 缸 因 摩 擦 阻 力 不 同 而 依 次 动 作 。 设 L 只 油 缸完 成 动 作 所 需 总 时 间 为， 工 作 台 角 速 度 为!， 则P!就 是 每 只 夹 具 的 换 向 区 间 角 。 实 测 放 松 时$&， 夹 紧 时&$%&， 如 图 $。 在 油 缸 运 动 过 程 中 ， 系 统 工 作 压 力 ：$ P !(% ) R$(R$*（ &）!( 油 缸 摩 擦 阻 力 ) 油 缸 工 作 面 积$(R$* 管 路 流 体 阻 力 损 失因 !(和$(R$*的 值 都 很 小 ， 故 $ 值 也 很 小 ， 实 测 只 有 #+&Q #+,正 常 值 ） 。 又 因 式 （ $） 中 的 $， 故 在 油 缸运 动 期 间 ， 工 件 的 夹 紧 力 将 大 幅 度 减 小 。 如 图 $， 在 加 工 过 程 中 ，总 有 夹 具 通 过 换 向 区 ， 因 此 ， 夹 紧 力 必 然 减 小 并 导 致 工 件 变 形 ， 平面 度 超 差 。 沿 进 给 方 向 ， 铣 刀 盘 前 、 后 刀 片 的 高 度 差 约 为 #+&#加 工 期 间 ， 当 夹 紧 力 减 小 时 ， 由 前 刀 片 精 铣 过 的 表 面 会 因变 形 而 抬 高 ， 从 而 ， 被 后 刀 片 反 向 刮 削 ， 形 成 所 谓 “ 带 刀 痕 ” 。 夹 紧力 减 小 还 会 使 工 件 松 动 ， 产 生 “ 肯 齿 ” 和 刀 刃 破 损 现 象 。& 液 压 系 统 改 造由 上 述 可 知 ， 夹 紧 力 只 要 在 加 工 期 间 保 持 稳 定 ， 即 可 保 证产 品 质 量 。 如 图 $， 实 际 加 工 区 间 角 等 于 两 铣 刀 盘 切 削 刃 所 夹万方数据圆 心 角 加 上 相 邻 两 工 件 所 对 圆 心 角 ， 约 为 !#!。 如 图 $， 新 系 统将 转 阀 夹 紧 缸 上 腔 配 流 面 由 原 来 的 放 松 % 夹 紧 两 通 改 为 放松 % 换 向 % 夹 紧 三 通 。 位 于 换 向 区 和 夹 紧 区 内 的 夹 具 ， 分 别由 两 条 相 对 独 立 的 油 路 ! 和 $ 供 油 。 其 中 ， 油 路 ! 用 于 油缸 的 放 松 和 夹 紧 动 作 ， $ 则 专 门 用 于 保 持 油 缸 的 夹 紧 力 。 因图 $ 改 造 后 的 液 压 和 电 气 原 理 图&$由 蓄 能 器 保 压 ， 故 不 受 ! 波 动 的 干 扰 ， 从 而 保 证 了 加 工 质量 。系 统 工 作 原 理 如 图 ： 油 泵 启 动 ， 此 时 ， 压 力 继 电 器 &!( &$仍 处 于 闭 合 状 态 ， 继 电 器 )! 吸 合 ， 电 磁 溢 流 阀 *+ 通 电 ， 系 统 压力 上 升 。 当 !,-./&0 时 ， &! 开 路 ， )! 自 保 ， 系 统 继 续 升 压 。当 !-./&0 时 ， &$ 也 开 路 ， )!、 *+ 断 电 ， 油 泵 卸 荷 。 此 时 ，由 于 单 向 阀 和 蓄 能 器 的 升 压 作 用 ， $ 保 持 在 !0。 &! 则 通 过蓄 能 器 和 节 流 阀 3$ 保 持 在 !-,/&0， &$ 闭 合 。 这 里 ， 3$ 阻 值 的大 小 ， 应 根 据 ! 油 路 的 泄 漏 量 调 整 。 当 有 夹 具 进 入 换 向 区 时 ，油 缸 动 作 使 ! 下 降 ， 当 ! 4 ,-./&0 时 ， &! 闭 合 ， )! 和 *+ 通电 ， 溢 流 阀 关 闭 卸 荷 口 。 油 缸 动 作 全 部 结 束 后 ， ! 回 升 并 给 蓄能 器 补 液 ， 当 !-./&0 时 ， 油 泵 再 度 卸 荷 并 重 复 上 述 过 程 。& 的 作 用 是 确 保 $!-./&0。 如 调 整 刀 具 时 工 作 台 不转 ， 油 缸 无 动 作 ， 油 泵 便 一 直 处 于 卸 荷 状 态 ， 蓄 能 器 因 而 长 时 间得 不 到 补 给 ， $ 便 会 下 降 。 又 如 蓄 能 器 开 关 忘 记 打 开 或 管 路泄 漏 等 也 可 引 起 $ 下 降 。 无 论 是 何 种 原 因 ， 只 要 $#!-./&0， & 便 闭 合 ， *+ 通 电 中 止 卸 荷 使 !、 $ 回 升 。&# 用 于 安 全 保 护 。 无 论 发 生 什 么 情 况 ， 只 要 $ 4!-$/&0， &# 便 开 路 ， )$ 断 电 ， 工 作 台 驱 动 电 机 接 触 器 5 断 电 ，工 作 台 停 止 转 动 。 从 而 避 免 了 工 件 松 动 、 压 板 抬 起 打 刀 等 意 外事 故 。 压 系 统 调 试（ !） 压 力 振 荡 及 其 调 试当 溢 流 阀 卸 荷 口 突 然 闭 合 时 ， 系 统 将 产 生 压 力 冲 击 ， 其 峰值 足 以 使 &! 和 &$ 瞬 间 开 路 并 使 油 泵 卸 荷 。 油 泵 卸 荷 使 压力 回 落 ， &!、 &$ 重 新 闭 合 ， 卸 荷 口 因 此 关 闭 并 再 次 产 生 压 力 冲击 。 于 是 系 统 重 复 上 述 状 态 变 化 ， 形 成 强 烈 的 压 力 振 荡 。 此时 ， 只 要 适 当 增 加 3! 的 阻 值 就 可 衰 减 压 力 峰 值 ， 消 除 振 荡 。 但需 注 意 ， 阻 尼 也 不 宜 过 大 ， 否 则 会 增 加 能 耗 。（ $） 油 泵 卸 荷 频 率 的 调 试由 前 文 知 ， 每 只 夹 具 上 设 有 6 只 油 缸 。 当 夹 具 经 过 换 向 区时 ， 各 油 缸 的 动 作 都 会 引 起 压 力 波 动 ， 若 压 力 波 动 的 幅 度 达 到了 压 力 继 电 器 的 设 定 值 ， 便 可 使 溢 流 阀 卸 荷 口 切 换 。 频 繁 的 切换 不 仅 使 液 压 系 统 失 去 了 稳 定 性 ， 同 时 ， 也 影 响 电 器 元 件 的 寿命 和 可 靠 性 。 如 图 $， 阻 尼 孔 3 与 压 力 继 电 器 的 液 容 构 成 了 一个 阻 % 容 延 时 环 节 ， 增 加 3 的 阻 值 可 增 加 该 环 节 的 时 间 常 数 7，其 作 用 相 当 于 低 通 虑 波 器 。 只 要 # 调 整 恰 当 ， 就 可 以 阻 止 单 缸压 力 波 动 触 发 压 力 继 电 器 。 当 然 ， 若 # 值 过 大 ， 继 电 器 的 响 应 会变 慢 ， 工 作 时 间 将 延 长 。 恰 当 的 # 值 应 该 是 ： 当 每 只 夹 具 通 过 换向 区 时 ， 卸 荷 口 刚 好 切 换 一 次 。（ ） 工 作 压 力 $ 稳 定 性 调 试调 试 初 期 ， 每 当 溢 流 阀 泄 荷 口 关 闭 时 ， 压 力 $ 便 随 油 泵 的压 力 波 动 而 波 动 。 经 观 察 分 析 发 现 ， 压 力 波 动 是 由 于 单 向 阀 的关 闭 速 度 过 低 造 成 的 。 当 系 统 压 力 下 级 时 ， 阀 芯 若 来 不 及 关闭 ， $ 油 路 的 压 力 油 便 会 经 单 向 阀 倒 流 ， 使 $ 下 降 。 比 较 简单 的 解 决 办 法 是 ， 给 单 向 发 更 换 一 个 刚 度 $ 较 大 的 弹 簧 ， 以 提高 阀 芯 的 固 有 频 率 。 $ 值 和 预 压 缩 量 %。 可 根 据 对 压 力 波 动!的 要 求 ， 蓄 能 器 补 油 量!& 及 允 许 压 降 ! 等 进 行 估 算 ， 若 计算 结 果 不 能 完 全 满 足 要 求 ， 还 可 进 一 步 调 整 %。 采 用 上 述 方 法处 理 后 ， $ 在 压 力 表 上 无 抖 动 显 示 。# 结 束 语（ !） 经 上 述 改 造 后 ， 加 工 质 量 数 年 来 一 直 保 持 稳 定 。（ $） 新 的 液 压 和 电 气 回 路 均 由 笔 者 一 人 设 计 ， 故 可 使 二 者充 分 协 调 ， 结 构 简 单 实 用 并 减 少 了 故 障 环 节 ， 系 统 的 稳 定 性 和可 靠 性 大 大 提 高 。（ ） 液 压 系 统 中 阻 % 容 环 节 的 合 理 使 用 是 非 常 重 要 的 ， 它们 在 很 大 程 度 上 决 定 了 系 统 的 静 态 和 动 态 品 质 。（ #） 由 图 ! 可 知 ， 夹 具 各 油 缸 实 际 换 向 区 间 角$!8! 9 !$1!， 故 此 ， 系 统 中 采 用 了 电 磁 溢 流 阀 ， 使 油 泵 在 8,! % $1! : !区 间 角 内 泄 荷 。 因 此 ， 系 统 能 耗 仅 为 原 来 的 1.(， 油 泵 和 电 机的 损 耗 也 大 大 降 低 。（ .） 若 将 夹 具 改 为 机 械 自 锁 式 也 可 以 防 止 液 压 干 涉 ， 但 8副 夹 具 改 造 的 工 作 量 要 远 远 大 于 液 压 系 统 改 造 ， 且 空 间 结 构 也受 到 诸 多 限 制 。收 稿 日 期 ： $,$% ,;% !8作 者 简 介 ： 吕 云 嵩 （ !;） ， 男 ， ， 南 京 工 程 学 院 机 械 系高 级 工 程 师 。（ 编 辑 何 钢% % % % % % % % % % % % % % % %&）本 刊 欢 迎 电 子 投 稿!#$%&： ()*#$%&+,&-.+&/+*/万方数据吕云嵩作者单位： 南京工程学院机械系,江苏,南京,210013刊名： 组合机床与自动化加工技术英文刊名： (期)： 2003(3)本文读者也读过(10条)1. 效销轴铣扁刊论文)2. 型镗铣床液压系统改造期刊论文)3. 铁托架专用铣床夹具结构分析与设计期刊论文9(6)4. 赵全锦 西门子数控系统耦合轴功能(应用期刊论文)5. 压系统设计中的典型缺陷及改进期刊论文)6. 212 1镗铣床的故障分析及改进期刊论文)7. 精度同心球壳的轻切削用自动夹具期刊论文)8. 夹式可转位圆柱形铣刀的设计期刊论文1(4)9. 隋宝石 液压系统的绿色设计期刊论文1)10. 利用铣床夹具提高加工精度期刊论文1)本文链接：o 3 机械研究与应用 第17卷第3期2004004年7月在普通机床上加工高精度大型液压缸方法初探白波，高文元，王栋。魏发孔兰州理工大学机械工厂甘肃兰州730050)摘要：以8绍在普通车床上加工高精度大型油缸的方法。通过分析不同加工方法以及设备等工艺条件对液压缸加工精度和表面质量的影响。制定了合理的工艺路线和加工工艺，使加工后的零件达到了图样设计要求。关键词：液压缸；加工；车削；镗削；砂带磨削中时分类号1506 文献标识码：A 文章编号：10074414(2004)03一00480工作时，活塞在缸体内作往复直线运动，要求活塞和缸体间必须具有很好的密封性，不得有泄漏。它的质量好坏将影响到整台机器的性能。对它的要求是：各表面、端面、内孔具有高的尺寸精度、形位精度与表面质量，尤其是其内孔要求更高。液压缸制造的关键在于保证其内孔各项指标达到设计要求。在8程缸(图1)的主要功能是使重达40多吨的机架等复位。从图中可以看出它的特点是：阶梯孔，主要内孔枕30面粗糙度脚4岬，同时形位公差要求也很高。从中可以看出。该零件的加工工艺要点有三个方面：尺寸大加工精度要求高，阶梯孔与外圆的同轴度高；阶梯孔很深，会有深孔加工问题；内孔表面质量要求很高。在只有普通通用设备并且没有适合的内圆磨床的情况下，加工要达到设计要求尤其达到内孔的表面质量是很困难的。图121回程缸加工方法分析一般而言，各类液压缸的内外表面同轴度及端面与孔轴线垂直度要求都较高，若能在专用机床上一次安装中完成内外表面及端面的全部加工是最理想的，此方法能充分发挥专用机床和工艺设备的效能，大大提高劳动生产率，简化生产管理。由于减少了工件的安装次数，不仅缩短了辅助时问，也可消除工件安装误差，可获得很高的各表面问的位置精度。但是，这种方法对于不具备专用机床的生产厂来说无法采用。因此。只能通过分散工序采用多次安装定位的方式。这种方法是先以毛坯外圆为基准加工孔，然后以孔为精基准加工外圆，经过多次反复应用并遵循以逐步提高精度、外圆内孔互为基准的原则最终完成加工。这种方法的优点是所用设备相对简单，用普通机床即可；使用调整方便；可充分发挥工人的技术水平；有利于采用最合理的切削用最，减少机动时间。但是，它也有一定的缺点。要多次转工序、转换机床加工要多次找正，增加了辅助时间，不易保证各表面问的位置精度等。限于本厂的设备状况，对回程缸的加工只能采用后一种方法。2 2保证回程缸几何精度的工艺方法通过对回程缸的分析，结合设备的实际状况，对工艺路线作如下安排：毛坯(锻件)粗加工热处理半精加工一精加工一光整加工。具体为：(1)以外圆表面为基准，粗车外圆面、端面，其后用深孑扩孔方法来改善孔的加工质量，纠正被加工孔轴线的倾斜。(2)热处理之后，以内孔为准上车床检查工件的变形情况，并半精车外圆表面和两端端面：再以外圆表面为基准，对扩出的内孔进行粗精镗。镗孔能纠正前道工序加工后造成的轴线倾斜和偏移，获得较高的形状和位置精度。在加工中，采用了尾架支撑镗杆提高工艺系统刚度进行镗孔的方法。为降低各类误差预先采取了措施，如对机床进行调整；采用工作台进给的方式，进给方向保持同一方向；减少切削用量，适当增加走刀次数等措施。最终镗削后的内孔表面粗糙度、各项几何精度指标均达到工艺设计要求，即内孔单边留余量025面粗糙度脚2进一步的精加工和光整加工打下了良好的基础。2 3获得回程缸内孔表面低租糙度的工艺方法分析(1)磨削形式的选择内孔精加工是液压缸的最后常采用磨削的方法。但是，由于投有适合的内圆磨床，这种方式行不通。另外，其他精加工手段如精密车削、高速精镗也因对机床本身的要求很高无法实现，而珩磨更因回程缸内孔呈阶梯形难以实施。经过讨论，我们采用了一种新型高效的磨削工艺砂带磨削。 (下转第51页)收穑日期：20040110作者筒介：白波(1968一)男，上海人。工程师，现从事舞台机械产品设计工作。48万方数据第17卷第3期2004年7月机械研究与应用o 32004_07从以上发现。工作状态越恶劣，轴承使用寿命越短。4润滑设计模型”1为了减少磨粒磨损，延长使用寿命，必须充分保证边界油膜的存在。根据弹性流体动力润滑理论，球和滚子轴承的最小油膜厚度可以用以下公式计算：。=(“n)”“ (肛m)式中：为轴承外径。为常压下润滑剂粘度；=(R1 2+曰t2)l2式中：为许用膜厚比；R。、分别为两表面轮廓算术平均偏差之和。5解决方法为了防止滚动轴承过度的磨粒磨损，必须改善润滑方法，如采用一些润滑油的净化方法：过滤、沉淀和离心、粘附、磁选，后面两种方法常作为与前者同时使用的净化方法。另外，采用合理的密封方法可以防止外界水、灰尘、切屑或其它杂物等进人轴承内，充分发挥轴承的工作效能和延长其寿命。6结论摩擦学设计是一门正处于发展完善过程中的科学，许多问题还有待进一步完善。特别是高等院校机械类学生在进行减速器的课程设计过程中，往往忽略了滚动轴承的摩擦学设计，希望本文能引起更多的关注。参考文献：1徐灏机械设计手册(第2版第2卷)M北京：机械工业出版社。20002王连明机械设计M哈尔滨：哈尔滨工业大学出版杜19983 吴宗泽机械设计课程设计手册M】北京：高等教育出版社，19924陈海真高副接触摩擦学设计模型的构建J山东工业工程学报22(6)：1921_(上接第48页)砂带磨削是一种根据工件加工要求，并以相应的接触方式应用砂带进行加工的磨削工艺。它是一种粘满尖锐磨粒的带状砂布(取代砂轮)多刀多刃的切削工具，它的制造工艺使得磨粒具有较小的负前角与较大的后角，磨粒等高性好，磨粒间容屑空间大，磨粒与工件接触面积小，可使全部磨粒同时参加切削。因而不仅效率高，而且磨削热产生少，散热效果好，可有效减少工件变形。砂带磨削与工件是柔性接触，具有较好的跑合和抛光作用，工件表面粗糙度可达脚8一O2斗m。我们选用的砂带磨削形式如图2所示。图2砂带磨削示意图(2)磨削工艺参数的选择工艺参数符号p：砂带速度；p：工件转速；正：纵向进给；：磨削深度；凡：接触压力。磨削用量对金属切削率的影响采用较低的，适当提高v。以及选用较小的正，可获得较高的金属切削率。磨削用量对表面粗糙度R的影响之降低；“提高尺随之上升以增大带粒度号越大，R下降越明显。根据以上两条原则，下面对磨削用量进行选择磨削用量选择a砂带速度虬：v。与被加工材料有关，我们选择u=1020s。b接触压力L：，据工件材质、热处理状况、磨削余量及磨后表面粗糙度的要求进行选择。我们按砂带每10：粗磨选择2030m磨控制在20m选择：粗磨时选大些，精磨时应小些，我们选择：粗磨正在0173；口5O1删；精磨上在042；口。在001005过实施上述加工方案，经对工件进行检查，各项技术指标均达到或超过图纸要求，尤其是重要形面识30结语笔者提出的基于普通通用机床加工高精度大型液压缸的方案与措施经实践证明是可行的，效果是良好的。对于不具备专用机床而又需加工类似零件的企业本文具有照好的借鉴价值。参考文献：1盂少农机械加工工艺手册(第二卷)M北京：机械工业出版社19912赵如福金属机械加工工艺人员手册(第三版)M上海：上海科学技术出版社，1朔5l万方数据在普通机床上加工高精度大型液压缸方法初探作者： 白波， 高文元， 王栋， 魏发孔作者单位： 兰州理工大学,机械工厂,甘肃,兰州,730050刊名： 机械研究与应用英文刊名： (期)： 2004,17(3)参考文献(2条)械加工工艺手册 属机械加工工艺人员手册(第三版) 1997本文链接： 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 学院 (系 )： 机械学院 专 业： 机械制造及自动化 姓 名： 学 号： 外文出处： 附 件： 指导教师评语： 签名： 年 月 日 注： 请将该封面与附件装订成册。 附件 1：外文资料翻译译文 (用外文写 ) 国际机床与制造 39（ 1999） 33个立体的 统空心冷挤压模具的雕塑表面 许进忠 模具工程系，国立高雄技术学院。 415建公路，高雄 807，台湾，中华名国 于 1997年 6月 30日收，于 1998年 1月 28日定 摘要 在本文中，一个 语言的 个曲面模型变量的控制点与一般的三维流场分析挤压过程相结合。该产品的配置和钢坯在 合点的生成是限定产品的分布和钢坯。控制点的初始猜测是通过使用相应的拟合点的轴向偏移而创建的。自动变化的控制点采用上限法和优化程序来获得最佳 的模具表面。凸轮模块通过优化模具表面模型生成刀具位置。刨削区的工具路径检测与删除。计算刀具位置是通过刀具路径模拟验证的。利用免费刨的刀具位置自动生成数控代码，然后直接发送到一个三轴数控机床中心来制造 压模具型腔是由使用 压实验验证了所提出的 关键词 ： 成；上限；冷挤压；雕塑表面 命名法 a,b,c,d,e,h 速度场的最佳参数 p,q ),( ),(1)(212 , 控制点的入口边界优化之前和优化之后 增量出口部分 E 出口边界的控制点 )( 埃尔米特形式混合功能 )(g 23 ，形状函数的 H 内齿翅片管的高度 J 共挤出功耗 ,总耗能模具长度和模具相对长度 m 定的剪切摩擦系数 P 所需的挤出压力 P 成分的位置， , P 拟合点的表面补丁 P , 拟合点的入口和出口边界，分别 ),( 雕塑表面模型 ),(, 模具表面 1R 翅片管的基圆半径 , R 1(),( ，芯棒坯的半径 ),( )( 纵向平均速度 )( 平均纵向速度的导数 W,R,T,Z ,在 V ,内存速度和出口速度 , W 内部力量，摩擦的模具表面和芯棒 , 圆柱坐标 表面模型的归一化参数 ,沿着 )(z 22 )( ),(/)( 出口处平均有效的应变部分 tf 应变集成在一个常数的最后流线型结构 , ,应变速率组件 有效的应变 率 m,有效和平均有效压力流 ),( z ),( ),( z ),( ( , z) 02211)()(2)1( 对于非轴对称 挤压模具的传统设计是一个圆锥形或平面模。结果是 ,高挤压载荷是必须的，物质流控制不好。设计面 模是非常依赖于经验和耗时的。 缩短模具设计和制造的交货时间。 有研究人员提出了许多模具设计和材料流预测方法。该上限法是一种简单而适用的方法来分析物料流挤出工艺。 et 1出了一种线性收敛的模具，用假设轴向均匀流来分析许多非轴对称部分挤压。 et 5有用一个多项式函数来设计一个精简的“ T”模具的部分挤压。 6,7提出多边形挤出速度与线性收敛和立方流线型模具的申请。 提出了一个更一般的速度字段具有均匀的轴向速度的假设。 et 9 11提出了一种可以由一个解析函数来表示通用三维速度场的模具表面。 et 9使用傅里叶级数展开的方法来描述该模具的表面，也不能解析表达。 et 12曾提出了一个一般的三维速度场预测去解析表达模具表面的中空挤压工艺。线性汇聚模具有突然的速度间断，并需要额外的剪切消费。模具表面与解 析函数描述中的应用有其局限性。立方流线型模具忽略模具的几何形状在圆周上的物料流动方向的影响。傅立叶级数展开的方法是灵活的，但模具表面切割路径的生成却呈现的不自然。 et 13提出了张力参数曲面模型并通过一个通用的三维速度场预测固体挤压工艺。在本文中，具有可变控制点的复杂曲面模型被用来设计空心挤压的模具表面。它是方便灵活地描述产品的形状和模具的几何形状。曲面模型的 最佳的模具表面数据直接用于规划刀具路径和在 面模型使 顺利的被提出。 产生切割位置和数控码有许多方法和注意事项用于三维表面的制造。 14提出了偏移曲面法计算刀具位置。 15考虑了在前向和侧方向上的公差，在切割方向上计算的步长和使用迭代方法邻近刀具路径。 16应用弦误差的方法来确定沿切割路径刀具中心的增量。该相邻路径切割步骤是考虑扇贝高度来确定。干扰路径被除去，以产生气刨 - 自由切割位置（ et 17）。 在本文中， 的参数空间的规划。前进方向的参数增量设定为 后通过使用弦偏差法过滤。切割位置法线矢量的计算来优化模具表面。刀具路径的刨区域是通过曲率检查和自我循环检测来检查和去除。显示刀具位置的痕迹图形模拟切割过程。切削条件，如切割器的进给速度和刀具的位置都使用 所提出的集成系统的框图如图所示。 1。一般的图形用户界面（ 经建立与用户沟通，并显示的 语言编写。该产品与钢坯访问使用直线和圆弧实体绘制。生成的拟合点和对 应的控制点自动在 型衍生物。表面模型是注册成立的速度场，在 佳模具表面用阴影算法或删除隐藏线时方案显示。该材料特性和润滑条件在 源法被用来呈现该材料的流动应力。恒定的剪切摩擦系数 m ，是用来考虑摩擦的条件。模具长度可以在模具表面优化程序中是固定的或变化的。一个优化的模具表面是在 最小化时的挤载荷自动设计的。刀具的几何形状和切割参数，就像在 最佳模具表面的数据直接使用 计算刀具的位置。用干涉检查和拆卸程序来检测和删除刀的计量。 控码被发送到一个三轴数控加工中心制造电火花加工电极。 图 1 所提出的 用复杂曲面模型变量控制点来描述模几何。用图片格式来表示雕刻表面和嵌合点的示意图。 。在表面上表示它通过使 图（线，弧） 口 产品简介 圆坯 模具表面（阴影，隐线） 5的图形用户界面 块 刀具几何 切削条件 切割路径规划 刀位计算 切削仿真 干涉检查 码生成 块 上界分析（物料流） 具有可变控制点面模型 优化（速度场，模具表面） 挤压参数（摩擦，滑块速度） 用参数空间的 方向曲面曲线（ U， V）。该雕塑表面的数学表达式如下： )()(),( （ 1a） 其中， )(埃尔米特形式的混合函数 )(定为 11221233010000011)( 32 (1b) 扭向量衍生的载体衍生的载体位置矢量 （ 1c） 在方程（ 1c）中，拟合点的扭转矢量被设置为零，以获得光滑的模具表面。 U和 合点的 配点的 佳的模具表面通过改变控制点的位置获得较低的能 量消耗。图 3显示出了拟合点 , 和对应的控制点 , 在 x， 控制点 , 变了对应的 Q, 和作为一个结果，在模具表面被改变。原来 由实线和不同 的 照的 B 的点在图 3中用虚线表示。控制点 , 的 得到的归一化参数，从而表面优化。该控制点的最终位置是通过使用一个优化过程和上限分析确定的。 图 2 雕刻的表面和拟合点的示意图 隐藏线移除和渲染方案是用来更加全面的显示最佳模具表面。众所周知的 除去隐藏线。发达的 影算法通过恒定着色进行渲染表面和消除强度的不连续性。 上界分析方法采用模拟空心冷挤压工艺。表面模型中装有机动容许速度场 12预测物料流。速度场应满足材料挤出过程中的边界条件和体积稳定性。在以下假设得出速度场： v 方向 点 U 方向 点 一个修补程序 参数空间 图 3 表面优化的表面曲线的可变控制点 从冯米斯屈服准则 通过参照在图 4中的符号，并使用上述的假设，速度字段如下获得： (a)该非均匀的轴向速度（纵向速度）被假定为 )(),()()(),( (2a) 202)0,(),()(202 (2b) 22 )()( (2c) ),(/)( (2d) 1(),(),( (2e) 23)( (2f) 轴 模具入口 可变的控制点 模具出口 轴 模具长度 图 4 动可容速度场的表示法和边界 图 5 对中空挤压 其中 ),( 是在模具表面上， 心轴的半径， )(a， b， c， d， e， h， p 是速度场的最佳参数， )( 形状的功能。图 5示出中空挤压轴向速度的形状函数。通过将不可压缩的情况下，参数 a， b 和 c 是不独立的，关系由下式给出： 06/6/20/3 (3a) 进 出 中空挤出速度形函数 02/3/4/1 (3b) （ b）该角速度假定为 ),(),( q (4) （ c）该径向速度从不可压缩假设派生和由下式给出 (),(1),()34253(),()23243()234()2345()(2),(3452342342345(5a) ),(),( (5b) ),(),( ),(1)(2),(12 c) qz 02211)()(2)1(),( (5d) 其中，（）指 了获得平滑的模具表面，该模具入口与模具出口 结果是，装配点和对应的控制点应该具有相同的（ X， Y）坐标。应变速率场是由上述推导得到输入的速度场，给出如下： (6a) 121/121/21(6b) 2/1222222 )(32 (6c) 速度场是在入口和出口连续部分并没有剪切功耗消失在这里。所需的总功率挤压由内部电源和摩擦力由下式给出 (7) 变形的内部功耗由下式给出 d r 020),(2/1)(32 (8) 其中 子 是应变率分量和m是平均有效压力对于加工硬化的材料，并且和下面的公式近似： fa (9) 其中平均总有效应变出口段获得 ex it ex (10) 其中 0是由有效应变率沿一个恒定的流线整合的最终应变。摩擦功率沿模具表面消散由下式给出 d z )()(132 (11) 其中 擦 电源与芯棒表面消散由下式给出 2/12232 (12) 其中 参数速度场和模具表面参数的确定是通过使用优化的方法，以减少所需的挤压力。这里，采用变量度量优化方案18来获得优化模具表面。由此得到的挤出压力 )(/)( 022 (13) 刀具路径是以圆周方向顺时针转动。粗加工刀具路径计划在恒定的 头立铣刀，用于粗加工，以便获得一个高材料去除率。精加工的刀具路径是沿着流线产生恒 头立铣刀是通过精加工操作使表面顺利进行建模。精切削的刀具位置是通过计算表面正常偏移。弦误差的容差用于确定在圆周切割步骤 方向。该算法如下： 产生的插补点在两个接头点间与一个小 发现对插的弦偏差相对于线下实体点建设的起点和行军点 果弦偏差小于公差，内插点旁边的行进点被设置为一个新的行进点 2）和（ 3）：迭代直到和弦偏差大于公差，前点向行进的一点是该步骤的终止点，并开始点下一步 在 z 方向上的切割步骤是通过检查该近似尖点来确定，即在切割工序必须比)2(2 c 较小，其中 允许的风口浪尖高度。刀具位置的干扰区域通过检查主曲率淘汰和最小曲率 17。 缸镦粗试验和环压试验，进行了确定模具材料接口之间的的铝 1100 F 和恒定剪切摩擦系数 压缩试验中铝 1100 兆帕，摩擦系数 行挤出实验验证了理论结果。图 6中所示的鹭宫 100吨液压机负载， 速度和位移控制被用于压缩和挤压试验。空心钢坯挤压测试，分别为 30径，501014 18轴的直径为 10、 14或 18出模头组的部件被显示在图 7，包括容器，冲压，心轴，加强和模腔。 图 8 显示了齿轮样条的配置文件和拟合点创建使用 能所提出的系统。 找到最佳的模具的几何形状，以尽量减少所需的挤压力。图 9示出了自动取得最佳的模具表面具有在模具入口处和模具出口处平稳过渡。模具 图 6 鹭宫的 100吨液压机进行压缩和挤压测试 表面的不同意见和底纹结果显示，以帮助修真的设计师。这两个数字显示系统所提出的使用的 在图 10（ a， b）中显示切割操作的刀具路径模拟。扁平头立铣刀用于粗切削和一个球头立铣刀用于精切削。主轴转速是 1200 转，进给速度为 100 毫米 /分钟，精加工的津贴为 割的凝视点位于电极的顶部中心。在切割位置的 图 7 挤压模具集（集装箱，冲压，心轴，加强和模腔）的组成部分 图 8 该产品与钢坯访问和齿轮花键的嵌合点 干涉在精切削应予删除。图 11（ a）显示出了刀具路径的计量发生在精加工操作的过渡区域。图 11（ b）显示滤波干扰后，没有计量的切刀位置。在 码发送到三轴数控机床中心通过使用 32接口用电火花 电极切割。图 12显示出了精切削操作。机械加工后，电极研磨，以获得更精细的表面质量。对模腔的内壁进行抛光，并进行热处理，以获得光滑和坚硬的模具表面。 图 9 最佳的模具表面的齿轮花键的空心挤压 固体和空心管坯被