螺杆转子的设计及激光选区熔化成形试验
发布时间：2022-02-08 22:06
螺杆转子之于空压机,犹心脏之于人,是决定空压机性能的核心部件。螺杆转子在空间上为一复杂螺旋结构,目前其加工方法均采用减材制造,经过多个机床工位,同时还需专业人员进行设备操作和监管,较为繁琐、耗时。而近年来兴起的激光选区熔化技术（Selective Laser Melting,SLM）与我国《中国智造2025》中提出的“绿色制造”理念相符,其可直接利用激光熔化金属粉末成形复杂金属零件,周期较短、不需要工装夹具,且具有较高的致密度。因此,本文根据齿轮啮合原理设计了一种螺杆转子,并尝试以TC4钛合金为成形材料,采用激光选区激光熔化的增材制造方法对其进行试验成形,以期探索另一种螺杆转子加工途径,其主要研究工作如下:（1）利用MTLAB计算求得阴、阳螺杆转子端面型线数据点,在UG 8.5软件中分别建立了空压机螺杆阴、阳转子模型,进行装配后,对其进行静、共干涉检查,无干涉后在ANSYS软件中对其阴、阳转子模型进行前六阶模态分析,可知其工作中不存在共振现象。（2）SLM技术成形螺杆转子前,对其进行了前期工艺规划,并对该工艺参数下的试样进行了基础试验分析,可知试样的致密度可高达97%,且X方向和Y方向...
【文章来源】：陕西理工大学陕西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
螺杆压缩机内部结构示意图
第1章绪论-3-公司合作，共同进行研究分析。本课题研究内容主要包括螺杆转子的型线设计、建立三维模型、设计合理的金属3D打印方式、金属材料的选择以及加工后零件的检测等，通过进行3D金属快速增材制造实现成形，对其性能进行验证，若能得到符合性能要求的转子，为螺杆转子生产提供极大参考价值。1.3螺杆转子的国内外研究现状本文主要从螺杆转子的端面型线发展及设计方法、加工设备和加工方法进行介绍螺杆转子现有的研究现状。目前国内螺杆压缩机的型线主要经历了三个发展过程过程[11]，20世纪30年代左右，Nilsson[12,13]研发出了螺杆压缩机的第一代转子型线“双边对称圆弧型线”，压缩机开始大批量开始投入生产，但随着生产力的发展，第一代型线螺杆转子在压缩机工作中存在许多缺点，如效率已经不能满足生产、泄漏比较严重等；20世纪60年代左右，随之出现了第二代转子型线“单边不对称销齿型线”，其生产效率、泄漏现象明显下降，较好的提高了螺杆压缩的工作效能；20世纪80年代左右，随着计算机技术的崛起，国内外涌现了一大批学者开始研发第三转子型线，随之出现了许多型线如GHH型线、日立型线、SRM-D和西安交通大学自主设计的X31型线，如图1-2所示。（a）双边对称圆弧型（b）不对称销齿型（c）SRM-D型图1-2现有螺杆转子型线[14]Fig.1-2Existingscrewrotorprofile螺杆转子的型线历经三代变革，由第一代的型线发展到第三代型线的过程演化出了
第1章绪论-5-（c）RJ59型的数控磨床（d）SK7032型的数控磨床图1-3螺杆转子磨床[18]Fig.1-3Screwrotorgrinder螺杆压缩机自20世纪30年代问世以来，至今为止出现的减材制造加工方法主要如下：（1）指形铣刀加工：主要在立式铣床上进行加工，加工时螺杆转子水平安装，指形铣刀轴线与螺杆转子的轴线垂直，指形铣刀绕自身轴线转动，螺杆按照自身螺旋线参数特性运动[19]。（2）盘形铣刀加工：主要在在卧式铣床和普通万能铣床上加工，加工时盘形铣刀轴线和螺杆转子轴线在空间上交错，有一个安装角度，盘形铣刀绕自己身轴线转动，螺杆转子按照自身螺旋线参数特性运动[19,20]。（3）飞刀加工：主要在在车床进行加工，飞刀的回转轴与螺杆转子轴线在空间上交错，有一个安装角度，飞刀不仅自身的切削运动同时沿车床导轨移动，螺杆转子按自身螺旋线参数特性运动[21,22]。（4）滚刀加工：主要在滚齿机上进行加工，螺杆齿面用滚刀进行加工，其分齿是在切削齿面的同时连续进行的[23]。（5）磨削加工：主要在数控磨床上进行加工，与铣削或滚削加工组合使用，即在粗加工中采用铣削或滚削方法，在精加工采用磨削加工方法[24,25]。其中以磨削加工过程平稳、精度最高，但加工工序相对其他方法工序较多，其主要大致加工流程如图1-4所示。图1-4螺杆转子加工流程Fig.1-4Screwrotormachiningprocess
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光选区熔化钛铝合金裂纹形成机理及抑制研究[J]. 杨益,党明珠,李伟,魏青松. 机械工程学报. 2020(03)
[2]“中国制造2025”背景下制造业成本会计的挑战与发展研究[J]. 汪蕊. 财会学习. 2019(21)
[3]螺杆转子的建模及模态分析[J]. 赵佳磊,李志峰. 陕西理工大学学报(自然科学版). 2019(02)
[4]智能制造与3D打印推动“中国制造2025”[J]. 卢秉恒. 高科技与产业化. 2018(11)
[5]大连对接“中国制造2025”国家发展战略研究[J]. 杨柏宏. 大连民族大学学报. 2018(04)
[6]激光选区熔化金属3D打印设备现状与发展趋势[J]. 杨泽云,杜青泉,门正兴,郑金辉,李其,马亚鑫. 大型铸锻件. 2018(04)
[7]混输泵双螺杆转子力热变形分析与研究[J]. 朱彤. 机电信息. 2017(27)
[8]双螺杆泵螺杆在不同约束下的模态分析比较[J]. 朱君,张帆,吴高捷,孙亚静. 机械工程与自动化. 2017(04)
[9]热处理制度对选择性激光熔化成形TC4钛合金的组织与力学性能的影响[J]. 李文贤,易丹青,刘会群,王斌. 粉末冶金材料科学与工程. 2017(01)
[10]螺杆转子磨削及计算机数控砂轮修整[J]. 赵永强,赵升吨,魏伟锋,侯红玲. 西安交通大学学报. 2016(08)
博士论文
[1]基于激光选区熔化技术的个性化植入体设计与直接制造研究[D]. 宋长辉.华南理工大学 2014
硕士论文
[1]TC4钛合金及其石墨烯增强复合材料选择性激光熔化成形[D]. 李亮.中北大学 2019
[2]基于选区激光熔化的金属构件力学性能提升工艺及方法研究[D]. 马纪.南京航空航天大学 2019
[3]基于NURBS的双螺杆转子型线正反构型的研究[D]. 施国江.江南大学 2018
[4]干式螺杆真空泵热力耦合分析与结构设计优化[D]. 卢玉星.兰州理工大学 2018
[5]不锈钢和钛合金选区激光熔化成形工艺与性能研究[D]. 王沛.西安理工大学 2017
[6]双螺杆喷油式空气压缩机转子的设计与分析[D]. 郭堂成.安徽理工大学 2017
[7]钛合金激光选区熔化技术有限元分析[D]. 陈德宁.南京理工大学 2016
[8]无油螺杆真空泵螺杆转子机械加工方法的研究[D]. 张杰.东北大学 2015
[9]选区激光熔化成型医用Ti-6Al-4V合金的组织和性能研究[D]. 蒋军杰.重庆大学 2015
[10]双螺杆式空压机转子型线分析与加工优化[D]. 李风华.东南大学 2015
本文编号：3615836
【文章来源】：陕西理工大学陕西省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
螺杆压缩机内部结构示意图
第1章绪论-3-公司合作，共同进行研究分析。本课题研究内容主要包括螺杆转子的型线设计、建立三维模型、设计合理的金属3D打印方式、金属材料的选择以及加工后零件的检测等，通过进行3D金属快速增材制造实现成形，对其性能进行验证，若能得到符合性能要求的转子，为螺杆转子生产提供极大参考价值。1.3螺杆转子的国内外研究现状本文主要从螺杆转子的端面型线发展及设计方法、加工设备和加工方法进行介绍螺杆转子现有的研究现状。目前国内螺杆压缩机的型线主要经历了三个发展过程过程[11]，20世纪30年代左右，Nilsson[12,13]研发出了螺杆压缩机的第一代转子型线“双边对称圆弧型线”，压缩机开始大批量开始投入生产，但随着生产力的发展，第一代型线螺杆转子在压缩机工作中存在许多缺点，如效率已经不能满足生产、泄漏比较严重等；20世纪60年代左右，随之出现了第二代转子型线“单边不对称销齿型线”，其生产效率、泄漏现象明显下降，较好的提高了螺杆压缩的工作效能；20世纪80年代左右，随着计算机技术的崛起，国内外涌现了一大批学者开始研发第三转子型线，随之出现了许多型线如GHH型线、日立型线、SRM-D和西安交通大学自主设计的X31型线，如图1-2所示。（a）双边对称圆弧型（b）不对称销齿型（c）SRM-D型图1-2现有螺杆转子型线[14]Fig.1-2Existingscrewrotorprofile螺杆转子的型线历经三代变革，由第一代的型线发展到第三代型线的过程演化出了
第1章绪论-5-（c）RJ59型的数控磨床（d）SK7032型的数控磨床图1-3螺杆转子磨床[18]Fig.1-3Screwrotorgrinder螺杆压缩机自20世纪30年代问世以来，至今为止出现的减材制造加工方法主要如下：（1）指形铣刀加工：主要在立式铣床上进行加工，加工时螺杆转子水平安装，指形铣刀轴线与螺杆转子的轴线垂直，指形铣刀绕自身轴线转动，螺杆按照自身螺旋线参数特性运动[19]。（2）盘形铣刀加工：主要在在卧式铣床和普通万能铣床上加工，加工时盘形铣刀轴线和螺杆转子轴线在空间上交错，有一个安装角度，盘形铣刀绕自己身轴线转动，螺杆转子按照自身螺旋线参数特性运动[19,20]。（3）飞刀加工：主要在在车床进行加工，飞刀的回转轴与螺杆转子轴线在空间上交错，有一个安装角度，飞刀不仅自身的切削运动同时沿车床导轨移动，螺杆转子按自身螺旋线参数特性运动[21,22]。（4）滚刀加工：主要在滚齿机上进行加工，螺杆齿面用滚刀进行加工，其分齿是在切削齿面的同时连续进行的[23]。（5）磨削加工：主要在数控磨床上进行加工，与铣削或滚削加工组合使用，即在粗加工中采用铣削或滚削方法，在精加工采用磨削加工方法[24,25]。其中以磨削加工过程平稳、精度最高，但加工工序相对其他方法工序较多，其主要大致加工流程如图1-4所示。图1-4螺杆转子加工流程Fig.1-4Screwrotormachiningprocess
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光选区熔化钛铝合金裂纹形成机理及抑制研究[J]. 杨益,党明珠,李伟,魏青松. 机械工程学报. 2020(03)
[2]“中国制造2025”背景下制造业成本会计的挑战与发展研究[J]. 汪蕊. 财会学习. 2019(21)
[3]螺杆转子的建模及模态分析[J]. 赵佳磊,李志峰. 陕西理工大学学报(自然科学版). 2019(02)
[4]智能制造与3D打印推动“中国制造2025”[J]. 卢秉恒. 高科技与产业化. 2018(11)
[5]大连对接“中国制造2025”国家发展战略研究[J]. 杨柏宏. 大连民族大学学报. 2018(04)
[6]激光选区熔化金属3D打印设备现状与发展趋势[J]. 杨泽云,杜青泉,门正兴,郑金辉,李其,马亚鑫. 大型铸锻件. 2018(04)
[7]混输泵双螺杆转子力热变形分析与研究[J]. 朱彤. 机电信息. 2017(27)
[8]双螺杆泵螺杆在不同约束下的模态分析比较[J]. 朱君,张帆,吴高捷,孙亚静. 机械工程与自动化. 2017(04)
[9]热处理制度对选择性激光熔化成形TC4钛合金的组织与力学性能的影响[J]. 李文贤,易丹青,刘会群,王斌. 粉末冶金材料科学与工程. 2017(01)
[10]螺杆转子磨削及计算机数控砂轮修整[J]. 赵永强,赵升吨,魏伟锋,侯红玲. 西安交通大学学报. 2016(08)
博士论文
[1]基于激光选区熔化技术的个性化植入体设计与直接制造研究[D]. 宋长辉.华南理工大学 2014
硕士论文
[1]TC4钛合金及其石墨烯增强复合材料选择性激光熔化成形[D]. 李亮.中北大学 2019
[2]基于选区激光熔化的金属构件力学性能提升工艺及方法研究[D]. 马纪.南京航空航天大学 2019
[3]基于NURBS的双螺杆转子型线正反构型的研究[D]. 施国江.江南大学 2018
[4]干式螺杆真空泵热力耦合分析与结构设计优化[D]. 卢玉星.兰州理工大学 2018
[5]不锈钢和钛合金选区激光熔化成形工艺与性能研究[D]. 王沛.西安理工大学 2017
[6]双螺杆喷油式空气压缩机转子的设计与分析[D]. 郭堂成.安徽理工大学 2017
[7]钛合金激光选区熔化技术有限元分析[D]. 陈德宁.南京理工大学 2016
[8]无油螺杆真空泵螺杆转子机械加工方法的研究[D]. 张杰.东北大学 2015
[9]选区激光熔化成型医用Ti-6Al-4V合金的组织和性能研究[D]. 蒋军杰.重庆大学 2015
[10]双螺杆式空压机转子型线分析与加工优化[D]. 李风华.东南大学 2015
本文编号：3615836
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3615836.html
