精密技术中热变形误差理论研究与探讨

在精密工程技术领域，温度变化引起的热变形误差已成为影响精度的主要决定因素，针对此，提出了形体热变形系数、精确热膨胀系数、零件形体非相似性热变形、孔轴最佳热配合的概念，并简要介绍了自行研制的四维高精度热变形实验装置，最后指出了精密机械热变形误差在精密机械领域中后续研究的主要问题。     

工作状态下孔型零件热变形量预测计算

热应力所产生的变形量在总热变形量中占有一定的比例,对其计算非常重要.针对孔型零件热变形经典计算方法仅考虑自然热膨胀的问题,提出一种孔型零件热变形预测计算的新方法.该方法借助有限元软件数值分析结果,对工作状态下影响孔型零件热变形误差的主要因素进行分析,建立热变形的预测及误差修正公式.该方法可以在热变形量预测、精密机械的误差补偿中使用,具有理论和实际指导价值.     

数控机床润滑系统温度自动控制的研究

在现代机械制造系统中零件的平均公差．大约10年减少一个数量级。目前．精密、超精密机械零件的制造公差．大都已被控制在粗糙度范围内。这类零件加工系统与常见制造系统相比较．一般工艺系统变形等主要误差的影响几乎全部被排除．而工艺系统的热变形和振动则成为影响加工精度的主要因素。针对系统的加工要求．为减少工艺系统振动的影响，则要保证足够的系统刚度、合理选择切削参数、增装减振装置。通常影响这类系统加工精度最活跃的因素是工艺系统热变形。而减少热变形的根本方法是在整个过程中有效地控制系统中各主要热源的温升。因此．控制数控机床润滑系统油温则成为主要的控制参数。     

圆柱轴类零件径向与轴向热变形异常现象研究

通过实验发现了直径和长度相同的轴在径向和轴向具有不同的热变形量,传统的热力学理论不能解释这一现象。利用固体物理学晶格振动理论,推导了晶体体积膨胀系数与线膨胀系数之间的关系;将金属材料近似为晶体材料,利用线膨胀系数与体积膨胀系数的关系并结合对材料线膨胀系数研究的成果,建立了轴类零件径向热变形模型,理论分析证实了轴类零件径向热膨胀系数与轴向热膨胀系数不同。实验结果表明:轴类零件径向热变形模型计算结果较传统热力学计算结果更接近实验结果,且径向和轴向具有不同的热膨胀系数,在高精度领域,轴类零件的径向热变形不能使用轴向热膨胀系数进行计算。     

基于热力转换机理仿真圆柱体零件形体边界约束的热变形

提出了热变形精确分析理论与一种仿真方法以保证热误差影响下机械零件的最佳配合。从微观分子力学理论出发,在充分考虑材料属性、温度以及形体边界约束对热变形影响的基础上,提出了热力转换热变形分析理论,将零件热变形问题等效为力变形问题。针对一组铝制空心圆柱体零件进行了热变形测量实验,给出了基于ANSYS Workbench仿真环境的热力转换热变形仿真方法,并对比分析了实验结果与仿真结果。结果显示:铝制空心圆柱体零件受高温变形时,不同内外径尺寸的空心圆柱体其热膨胀系数是不相同的;外圆径向热膨胀系数大约是内圆径向热膨胀系数的2倍;基于热力转换理论的仿真结果与实验结果吻合较好,吻合度达到98%以上,验证了热力转换热变形分析理论的合理性和有效性。提出的方法弥补了ANSYS Workbench传统热分析完全忽略形体边界约束影响零件热变形的缺陷,为后期热鲁棒性结构设计提供了重要参考。     

低温表面淬硬法

一般精密机械零件表面硬化都采用渗碳淬火,但变形较大,淬火后还需进行磨削加工。日本不二越采用了减少精密零件淬火变形的低温淬火法。低温淬火法是研究了在相变点以下氮化和对铁-氮合金淬火的特点后提出来的。大家知道,渗碳淬火是把零件加热到相变点以     

零件的刚度对其热态几何精度影响的研究

通过了对具有相同截面积,相同材料,不同刚度零件的热态几何精度的有限元分析及实验分析,阐述了刚度大小对热态几何精度的影响规律,为减少大型零件（如大型精密机床床身）的热变形,优化零件结构提供了一种方法。     

精密测量中零件热变形系数研究

本文提出了零件热变形系数的概念，初步研究了现代高精度测量中热变形系数与热膨胀系数之间的关系以及对测量精度的影响，指出了传统的热变形误差计算方法严重不足之处，阐明了形体边界条件在零件高精度热变形计算中的影响问题。     

工作状态下孔形零件受热变形理论研究

阐述了研究工作状态下孔形零件受热变形的重要意义；分析了工作状态下孔形零件内部应力分布状态；且对孔形零件在工作情况下的热变形进行了理论推导。该理论是研究孔形零件热变形的理论基础，也是下一步进行最佳热配合研究的理论基础。     

形状因素对精密技术中零件热变形的影响

温度变化会引起机械零件几何尺寸的变化,传统热变形量计算公式是近似和线性的,在精度要求较低时适用,在高精度领域具有很大的局限性.经过多年的研究发现,温度变化时,零件任一尺寸的热变形不遵循传统的线性公式,而与零件形体其他几何尺寸有关,可表示为其他几何尺寸的非线性函数.利用晶体材料线膨胀系数与体积膨胀系数之间的关系,利用该关系建立圆柱轴类零件和孔型零件在稳态均匀温度场中的受热变形的数学模型,模型考虑形状因素对轴类零件和孔型零件热变形的影响.利用测量精度为?m热变形测量装置对不同圆柱轴类零件和孔型零件进行测量,试验结果显示,考虑形状因素的计算结果比传统公式计算结果更加接近试验值.