不锈钢阀套内孔超声辅助光整加工技术研究

发布时间：2017-09-16 10:15

  本文关键词：不锈钢阀套内孔超声辅助光整加工技术研究

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【摘要】：阀套,与阀芯组合在一起统称为偶件。它和阀芯之间是很高精度的轴孔配合。精密偶件在航天等国防领域,精密机械等工业领域,汽车、轮船等交通领域应用都很广泛。随着航天事业以及精密机械工业等的飞速发展,对系统的可靠性和稳定性要求越来越严格,也就意味着对精密偶件的制造要求更高。为了保证和提高偶件的表面质量,采用光整加工作为偶件的最后一道工序能有效降低偶件的表面粗糙度。目前用于内孔光整加工的工艺主要有研磨、金刚石铰削以及珩磨。但是,作为小孔径不锈钢材质阀套内孔的最后一道工序,上述三种加工方式均存在一定的问题,例如研磨过程中,不锈钢阀套高韧性的特点导致研磨阀孔的时间变长,加工效率变低。金刚石铰削时,工件切屑容易粘结在刀具上,导致刀具温度升高。珩磨不锈钢工件内孔时,不锈钢材料高塑性和韧性,使得油石容易堵塞,寿命低,孔的加工精度和表面质量很难保证。针对上述三种光整工艺加工小孔径不锈钢阀套存在的问题,本文将超声振动加工技术和传统光整工艺结合在一起,提出内孔超声辅助光整加工技术。根据小孔径阀套的加工要求,设计出适用于加工此类零件的超声振动系统,并利用该振动系统对阀套进行超声研磨和超声珩磨加工试验。研究内容如下：1)研制一套适用于阀套内孔光整加工的超声振动系统,主要包括超声振动系统(包括压电陶瓷换能器,变幅杆和工具)的设计方法以及用有限元法对超声振动系统进行模态分析和仿真；对超声振动系统进行振动性能试验,主要从工具端部振幅和沿工具表面振幅分布对该系统的振动性能进行评价,工具最大振幅为15μm且振幅稳定。2)搭建超声研磨加工试验平台,使用游离和固结两种磨料形式,从超声振幅和研磨时间对内孔表面粗糙度和材料去除率的影响两方面,对传统研磨和超声研磨进行对比。研究结果显示,相对于传统研磨,超声研磨加工能够得到更好的内孔表面质量和更高的材料去除率。3)搭建超声珩磨加工试验平台,在超声振动系统原有工具的基础上添加油石和径向涨开机构,通过传统珩磨和超声珩磨试验的对比得出,当超声振幅为11μm时,超声珩磨能使内孔表面粗糙度降低幅度达到60%,当超声振幅为15μm时,材料去除率最高,相对于传统珩磨可提升85%左右。进一步验证了该超声振动系统的可行性。
【关键词】：不锈钢 阀套内孔 超声研磨 超声珩磨 超声振动系统
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG663
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 精密偶件阀孔的光整加工现状10-14
• 1.2.1 精密阀孔的光整加工方法11-13
• 1.2.2 存在问题13-14
• 1.3 超声辅助光整加工研究现状14-17
• 1.3.1 超声辅助光整加工技术国外研究现状15-16
• 1.3.2 超声辅助光整加工技术国内研究现状16-17
• 1.4 主要研究内容17-18
• 2 内孔光整加工超声振动系统的设计18-38
• 2.1 超声振动系统的理论设计18-27
• 2.1.1 超声换能器的设计20-25
• 2.1.2 超声变幅杆-工具一体化设计25-27
• 2.2 超声振动系统的有限元分析27-31
• 2.2.1 超声振动系统的有限元方法建模28-29
• 2.2.2 超声振动系统的模态分析29-31
• 2.3 超声振动系统振动性能试验31-36
• 2.3.1 试验条件31-34
• 2.3.2 超声振动系统振幅测量结果与分析34-36
• 2.4 本章小结36-38
• 3 不锈钢内孔超声研磨试验38-52
• 3.1 试验条件38-41
• 3.1.1 试件制备和平台搭建38-40
• 3.1.2 检测设备40-41
• 3.2 游离磨料超声研磨不锈钢内孔试验41-46
• 3.2.1 试验设计41-42
• 3.2.2 超声振幅对表面质量和材料去除率的影响42-45
• 3.2.3 表面质量和材料去除率随加工时间的变化趋势45-46
• 3.3 固结磨料超声研磨不锈钢内孔试验46-51
• 3.3.1 试验设计46-47
• 3.3.2 超声振幅对表面质量和材料去除率的影响47-49
• 3.3.3 表面质量和材料去除率随加工时间的变化趋势49-51
• 3.4 本章小结51-52
• 4 不锈钢内孔超声珩磨试验52-63
• 4.1 试验条件52-57
• 4.1.1 试验装置52-57
• 4.1.2 加工与测试条件57
• 4.2 超声振幅对表面质量和材料去除率的影响57-60
• 4.2.1 试验设计57-58
• 4.2.2 试验结果与分析58-60
• 4.3 表面质量和材料去除率随加工时间变化趋势60-62
• 4.3.1 试验设计60
• 4.3.2 试验结果与分析60-62
• 4.4 本章小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况68-69
• 致谢69-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李华楹;;珩磨加工初探[J];大众科技;2006年07期

2 鲁聪达;王笑;文东辉;姜少飞;柴国钟;;超精密研磨技术及其发展的研究(上)[J];现代制造工程;2008年03期

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本文编号：862431