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非对称零件高精度组合深孔加工技术研究

作　者: 曾孝云
导　师: 樊庆文；李尚政
学　校: 四川大学
专　业: 机械工程
关键词: 细深孔在位检测精密装夹
分类号: TG506
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

本文以某型号XXX-4型自动阀体为研究对象，主要研究不锈钢非对称零件高精度细深组合孔系的镗孔加工工艺，XXX-4型自动阀体是某型号武器充气系统气路控制的关键部件，其中阀体组合内孔尺寸精度、形位公差及表面粗糙度要求很高，加工难度大，多年来该零件的加工一直是我单位的技术难点和急需解决的技术问题。XXX-4型阀体是在XXX-3型阀体的基础上发展起来的，它采用双联结构以增加零件工作的可靠性，外形为非对称结构，材料为抗氢脆奥氏体不锈钢，阀体组合内孔加工有较大的技术难度。我所曾对XXX-3型号阀体镗孔进行过多次工艺实验，取得了一定的成绩，但一些关键技术没有彻底解决，加工质量稳定性不高，未用于实际生产。我们在此基础上对XXX-4阀体高精度组合孔系镗孔技术进行了深入的研究，仔细分析加工对象的结构功能和工艺难点，论文重点解决以下技术问题： (1)根据零件的设计要求及材料的切削特点，利用正交试验方法对工件材料的切削参数及刀具的主要参数进行优化，得出满足设计要求科学合理的试验参数，作为刀具设计及工艺试验的基础； (2)根据零件的非对称结构特点，从工艺系统设计着手，应用现场动平衡测试技术等解决了加工中工艺系统的动平衡设计，减小由于工件结构不对称引起的离心力对加工精度的影响; (3)利用有限元分析方法对几种刀具方案进行分析，优化设计了高刚度整体硬质合金内冷却可转位锉刀，解决了刀具悬伸较长，刀具刚性不足及耐磨性等问题对加工精度的影响，使得刀具的制造成本大大降低，刀杆可以重复使用，降低了刀具的刃磨制造难度; (4)通过引进适于现场测量的高精度气动量仪，解决了现场高精度在位测量技术。保证了工件一次装夹，完成加工，避免了工件因留量计量造成重复装夹误差影响加工精度;在加工中根据工件加工的实测尺寸的误差情况，采用相应误差补偿技术，及时消除了刀具磨损、对刀误差、刀具变形等因素对加工精度的影响，提高了加工精度及合格率; (5)利用有限元分析方法，对工件装夹变形进行计算，根据加工精度要求确定合理的装夹力矩。使用精密扭力螺丝刀对工件装夹力矩进行精确控制，解决了高精度零件加工的精密装夹变形问题。确保工件装夹可靠，同时变形较小，使得工件的夹紧力控制从以前的依赖工人经验的定性控制转为更加科学合理的定量控制，消除了人为因素对加工精度的影响; (6)对实验结果利用SPC分析方法对形成零件主要要素进行工艺能力分析，提出了相应改进措施;通过以上各技术的综合应用，使产品质量和合格率大大提高。并可供类似零件的加工提供参考。

全文目录

中文摘要  2-4
英文摘要  4-10
1 绪论  10-14
  1.1 课题研究的背景  10-11
  1.2 课题研究的主要内容  11-12
  1.3 国内外相关技术发展现状  12-14
2 阀体的结构特点及切削工艺  14-28
  2.1 零件的结构特点  14-15
  2.2 零件的材料特性  15
    2.2.1 零件材料的化学成分  15
    2.2.2 零件材料的机械性能  15
    2.2.3 零件材料的其他要求  15
  2.3 零件的切削工艺分析  15-20
    2.3.1 零件的切削工艺分析  15-16
    2.3.2 零件加工的主要难点  16
    2.3.3 各类加工方法的经济加工精度  16-18
    2.3.4 零件材料的切削加工性分析  18-20
  2.4 切削参数的优化  20-26
    2.4.1 影响加工质量的主要因素  20-22
    2.4.2 试验方法的确定  22
    2.4.3 试验用因素水平的确定  22-24
    2.4.4 正交表及试验结果  24-25
    2.4.5 试验数据统计与各因素关系图  25
    2.4.6 优化结果  25-26
    2.4.7 验证试验  26
  2.5 零件的加工工艺规程  26-27
  2.6 本章小结:  27-28
3 高刚度刀具设计技术  28-35
  3.1 细深孔加工对刀具的基本要求  28
  3.2 刀具(刀杆)材料的选择  28
  3.3 刀具方案的设计与选择  28-30
  3.4 刀具的刚度计算  30-34
    3.4.1 切削参数的选择  30
    3.4.2 切削力的计算  30-31
    3.4.3 刀具的刚度计算  31-34
  3.5 本章小结  34-35
4 精密在位检测技术应用  35-44
  4.1 在位检测的特点及常用的测量方法  35-36
    4.1.1 在位检测的含义及特点  35
    4.1.2 高精度孔常用的测量方法  35-36
  4.2 计量器具的选择  36-38
    4.2.1 计量器具的选择原则  36-37
    4.2.2 计量器具精度的选择方法  37-38
  4.3 浮标式气动量仪工作原理及主要性能指标  38-40
    4.3.1 浮标式气动量仪工作原理  38-39
    4.3.2 气动量仪的选择原则  39
    4.3.3 浮标式气动量仪的基本参数和精度指标  39-40
  4.4 浮标式气动量仪的使用与维护  40-41
    4.4.1 测量头的调整与试验  40-41
    4.4.2 内孔测量头的使用  41
  4.5 数控在位补偿方法  41-43
    4.5.1 引起各类加工误差的主要因素分析  42
    4.5.2 形状位置误差的补偿  42
    4.5.3 尺寸误差的补偿  42-43
  4.6 本章小结  43-44
5 精密装夹技术  44-58
  5.1 夹具设计  44-47
    5.1.1 夹具设计应解决的问题  44
    5.1.2 定位基准的选择  44-45
    5.1.3 夹紧方法的确定  45
    5.1.4 断续切削的消除措施  45
    5.1.5 夹具设计方案  45-47
    5.1.6 工艺系统装夹方式的改进  47
  5.2 夹紧力的控制  47-50
    5.2.1 夹紧力的计算  47-48
    5.2.2 夹紧力作用下变形的静态分析  48-49
    5.2.3 夹紧力的控制方法  49-50
  5.3 转子平衡的振动特性分析  50-53
    5.3.1 转子不平衡的原因分析  50
    5.3.2 静力不平衡与动力不平衡定义  50-51
    5.3.3 转子不平衡的振动分析  51-53
  5.4 转子现场平衡技术  53-55
    5.4.1 转子平衡方法的类型及其选择  53
    5.4.2 现场平衡法的基本原理  53-54
    5.4.3 振通907现场平衡仪及其使用  54-55
  5.5 转子现场平衡测试结果及分析  55-57
    5.5.1 现场平衡的方法和步骤  55-56
    5.5.2 现场平衡测量结果分析  56-57
  5.6 本章小结  57-58
6 试验结果及过程能力评价  58-72
  6.1 试验条件  58
  6.2 试验结果分析  58-62
  6.3 过程能力评价  62-69
    6.3.1 计算各组样本的标准差:  62-63
    6.3.2 计算样本总均值和平均标准差  63
    6.3.3 过程能力分析:  63-69
  6.4 过程能力评价  69-71
    6.4.1 工序能力的判断与处理  69-70
    6.4.2 过程能力指数分析及改进措施  70-71
  6.5 本章小结  71-72
7 结论  72-73
鸣谢  73-74
声明  74-75
在读期间的主要技术工作  75-76
参考文献  76-77

非对称零件高精度组合深孔加工技术研究

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