钛合金自润滑关节轴承外圈成形及其衬垫注塑工艺研究
发布时间：2020-12-29 13:04
具有优质性能的自润滑关节轴承被应用于航空航天中各种重要场合。航空航天领域对于轻量化的要求越来越高,而轴承材料是影响轻量化程度的重要因素。目前轴承外圈材料通常选用不锈钢、铜合金等,这些材料均不能达到轻量化的要求。同时目前常用的自润滑衬垫为编织型衬垫,这种衬垫制造难度高、成本高,衬垫的使用性能受装配工艺的制约。本文提出将钛合金材料作为轴承的外圈材料以实现轻量化,以及采用注塑聚醚醚酮(PEEK)的方式制造自润滑衬垫,针对于自润滑关节轴承制造工艺中的外圈成形工艺及其衬垫注塑工艺展开研究。设计了一种适用于钛合金外圈成形工艺,主要包括外圈坯料的设计、模具的设计,并阐述了成形原理。对成形工艺进行仿真分析,经过大量的计算分析,使外圈坯料内表面的理想半径与成形后的半径偏差控制0.06mm以内,实现钛合金外圈的精密成形。设计了一种适用于自润滑关节轴承自润滑衬垫注塑成型的注塑工艺,主要包括工艺参数的确定、浇注系统的设计、模芯的设计、导向系统的设计、脱模机构的设计、冷却系统的设计。对注塑工艺进行仿真分析,在此工艺条件下衬垫的翘曲变形量为0.0338mm,可以满足使用要求,从而可以确定所设计注塑工艺能够应用于自...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
关节轴承
第1章绪论-1-第1章绪论1.1引言关节轴承是一种球面滑动轴承，由内圈和外圈组成，内圈外表面以及外圈内表面形成滑动接触面[1]。自润滑关节轴承则与普通关节轴承的不同之处在于自润滑关节轴承外圈内表面和内圈外表面之间有一层自润滑材料，避免了外圈内表面与内圈外表面的直接接触，从而降低摩擦与损耗[2-4]。图1-1关节轴承自润滑关节轴承在工作时可以实现旋转、倾斜和由旋转和倾斜复合而成的运动，而且还有重量轻、环境适应性强、结构紧凑、耐冲击、耐腐蚀、摩擦系数孝免维护等优点[5]，因此被广泛应用于航空航天领域与军用装备的关键基础零部件，如图1-2所示的飞行器中的重要部位均有自润滑关节轴承的应用[6-7]。图1-2关节轴承的应用自润滑关节轴承适用于很多复杂的工况，并成为航空航天及军工装备的重要部件之一，但是关节轴承的制造难度大，尤其是外圈成形以及衬垫的加工这两项关键技术。目前，关节轴承外圈材料常用的有[8]：不锈钢、轴承钢、铜合金等材料，随着外圈衬垫内圈
燕山大学工学硕士学位论文-8-滑关节轴承的衬垫材料为改性尼龙，另一种自润滑关节轴承的衬垫材料为聚四氟乙烯[13]。试验结果显示：在摆动频率为1.5Hz，接触压力为24MPa的条件下，改性尼龙衬垫仅为轻微的粘着磨损，聚四氟乙烯衬垫则发生了严重的的粘着磨损，从不同的磨损程度可知，改性注塑尼龙衬垫的摩擦性能比PTFE衬垫好。如图1-14所示，聚四氟乙烯衬垫的摩擦系数和磨损程度远大于改性尼龙衬垫，摩擦温度比改性尼龙衬垫的2倍还大[13]。图1-13国产注塑衬垫杆端关节轴承图1-142种衬垫材料的摩擦因数、磨损量和摩擦温度摩擦因数摩擦量/mm摩擦温度/℃PTFE衬垫尼龙衬垫a)PTFE衬垫尼龙衬垫b)PTFE衬垫尼龙衬垫c)0.0920.0880.0840.080.0760.0720.0650.0550.0450.0350.0250.0150.00560585654525048
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Moldflow的降低精密药液过滤器熔接线分析[J]. 秦涛余,路志浩,巩家富,宋鑫帅,许晓丹,李小滨,张慧欣. 中国医疗器械信息. 2018(21)
[2]基于MoldFlow的细长型基座翘曲变形研究[J]. 宋强,姬明学. 模具制造. 2018(11)
[3]新型关节轴承材料的研究现状及展望[J]. 王彻,杨丽颖,王守仁,李文文. 轴承. 2018(10)
[4]聚醚醚酮复合材料生物相容性的研究进展[J]. 刘称称,宋效庆,刘红,陈天杰. 现代口腔医学杂志. 2017(05)
[5]PP塑料产品的注塑条件与制品性能的关系探讨[J]. 张迎辉,樊玉卿,赵霞. 石化技术. 2017(05)
[6]基于Pro/E的注塑模具的优化设计研究[J]. 郭国谊. 无线互联科技. 2016(22)
[7]高性能热塑性塑料的品种与市场[J]. 申桂英. 精细与专用化学品. 2016(09)
[8]航空轴承与润滑[J]. 张冲. 现代工业经济和信息化. 2015(13)
[9]聚醚醚酮及其改性的人工关节材料的摩擦磨损性能研究进展[J]. 宋剑,王松,廖振华,刘宇宏,刘伟强. 功能材料. 2014(23)
[10]基于Moldflow的塑料拉手注射模具设计[J]. 陆洋,李卫民,汪强. 机械工程师. 2014(03)
博士论文
[1]椭球面关节轴承力学分析与精密制造技术研究[D]. 薛亚红.燕山大学 2018
硕士论文
[1]自润滑关节轴承聚合物衬垫注塑工艺研究[D]. 杜斌.燕山大学 2018
[2]基于仿真的同模异腔注塑模浇注系统优化[D]. 程江帆.浙江工业大学 2017
[3]注塑模具CAD/CAE/CAM技术研究[D]. 张冠杰.天津大学 2016
[4]LED光学模具结构设计与分析[D]. 谭国文.广东工业大学 2014
[5]基于Pro/E的注塑模具的优化设计研究[D]. 黄海阔.华北电力大学 2014
[6]蓝牙耳机外壳产品分析及模具设计[D]. 杜红伟.山东大学 2013
[7]基于UG的注射模具的优化设计研究[D]. 王胜凯.华北电力大学 2013
[8]基于UG的注塑模具研究[D]. 李艳艳.华北电力大学 2012
[9]TIR-R聚光器的注塑成型过程仿真及优化[D]. 房小艳.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：2945687
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
关节轴承
第1章绪论-1-第1章绪论1.1引言关节轴承是一种球面滑动轴承，由内圈和外圈组成，内圈外表面以及外圈内表面形成滑动接触面[1]。自润滑关节轴承则与普通关节轴承的不同之处在于自润滑关节轴承外圈内表面和内圈外表面之间有一层自润滑材料，避免了外圈内表面与内圈外表面的直接接触，从而降低摩擦与损耗[2-4]。图1-1关节轴承自润滑关节轴承在工作时可以实现旋转、倾斜和由旋转和倾斜复合而成的运动，而且还有重量轻、环境适应性强、结构紧凑、耐冲击、耐腐蚀、摩擦系数孝免维护等优点[5]，因此被广泛应用于航空航天领域与军用装备的关键基础零部件，如图1-2所示的飞行器中的重要部位均有自润滑关节轴承的应用[6-7]。图1-2关节轴承的应用自润滑关节轴承适用于很多复杂的工况，并成为航空航天及军工装备的重要部件之一，但是关节轴承的制造难度大，尤其是外圈成形以及衬垫的加工这两项关键技术。目前，关节轴承外圈材料常用的有[8]：不锈钢、轴承钢、铜合金等材料，随着外圈衬垫内圈
燕山大学工学硕士学位论文-8-滑关节轴承的衬垫材料为改性尼龙，另一种自润滑关节轴承的衬垫材料为聚四氟乙烯[13]。试验结果显示：在摆动频率为1.5Hz，接触压力为24MPa的条件下，改性尼龙衬垫仅为轻微的粘着磨损，聚四氟乙烯衬垫则发生了严重的的粘着磨损，从不同的磨损程度可知，改性注塑尼龙衬垫的摩擦性能比PTFE衬垫好。如图1-14所示，聚四氟乙烯衬垫的摩擦系数和磨损程度远大于改性尼龙衬垫，摩擦温度比改性尼龙衬垫的2倍还大[13]。图1-13国产注塑衬垫杆端关节轴承图1-142种衬垫材料的摩擦因数、磨损量和摩擦温度摩擦因数摩擦量/mm摩擦温度/℃PTFE衬垫尼龙衬垫a)PTFE衬垫尼龙衬垫b)PTFE衬垫尼龙衬垫c)0.0920.0880.0840.080.0760.0720.0650.0550.0450.0350.0250.0150.00560585654525048
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Moldflow的降低精密药液过滤器熔接线分析[J]. 秦涛余,路志浩,巩家富,宋鑫帅,许晓丹,李小滨,张慧欣. 中国医疗器械信息. 2018(21)
[2]基于MoldFlow的细长型基座翘曲变形研究[J]. 宋强,姬明学. 模具制造. 2018(11)
[3]新型关节轴承材料的研究现状及展望[J]. 王彻,杨丽颖,王守仁,李文文. 轴承. 2018(10)
[4]聚醚醚酮复合材料生物相容性的研究进展[J]. 刘称称,宋效庆,刘红,陈天杰. 现代口腔医学杂志. 2017(05)
[5]PP塑料产品的注塑条件与制品性能的关系探讨[J]. 张迎辉,樊玉卿,赵霞. 石化技术. 2017(05)
[6]基于Pro/E的注塑模具的优化设计研究[J]. 郭国谊. 无线互联科技. 2016(22)
[7]高性能热塑性塑料的品种与市场[J]. 申桂英. 精细与专用化学品. 2016(09)
[8]航空轴承与润滑[J]. 张冲. 现代工业经济和信息化. 2015(13)
[9]聚醚醚酮及其改性的人工关节材料的摩擦磨损性能研究进展[J]. 宋剑,王松,廖振华,刘宇宏,刘伟强. 功能材料. 2014(23)
[10]基于Moldflow的塑料拉手注射模具设计[J]. 陆洋,李卫民,汪强. 机械工程师. 2014(03)
博士论文
[1]椭球面关节轴承力学分析与精密制造技术研究[D]. 薛亚红.燕山大学 2018
硕士论文
[1]自润滑关节轴承聚合物衬垫注塑工艺研究[D]. 杜斌.燕山大学 2018
[2]基于仿真的同模异腔注塑模浇注系统优化[D]. 程江帆.浙江工业大学 2017
[3]注塑模具CAD/CAE/CAM技术研究[D]. 张冠杰.天津大学 2016
[4]LED光学模具结构设计与分析[D]. 谭国文.广东工业大学 2014
[5]基于Pro/E的注塑模具的优化设计研究[D]. 黄海阔.华北电力大学 2014
[6]蓝牙耳机外壳产品分析及模具设计[D]. 杜红伟.山东大学 2013
[7]基于UG的注射模具的优化设计研究[D]. 王胜凯.华北电力大学 2013
[8]基于UG的注塑模具研究[D]. 李艳艳.华北电力大学 2012
[9]TIR-R聚光器的注塑成型过程仿真及优化[D]. 房小艳.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：2945687
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