液性塑料心轴薄壁套筒的优化设计

对液性塑料心轴进行了有限元建模和分析,提出了一种优化设计薄壁套筒结构参数的方法。在ANSYS平台上建立了液性塑料心轴的轴对称分析模型,并分析了工件夹紧变形对加工精度的影响,定量地描述了套筒结构参数对心轴性能的影响规律。继而提出了一种优化薄壁套筒参数的方法。运用该方法对一个液塑心轴进行优化设计,使得工件的夹紧变形由7．46um减小到0．88um,同时套筒的最大应力由280．1MPa减小到204．7MPa,提高了液塑心轴的使用性能。     

液性塑料心轴

液性塑料心轴夹具系利用薄壁套筒在液性塑料压力下产生均匀的径向变形,使之涨紧工件内孔,从而达到定心和夹紧的目的。由于在工作时工件的基准面与薄壁套筒定位面之间没有间隙,因此其定心精度高(工件的径向跳动允差可达001～0.02mm),并具有夹紧力均匀,结构简单等特点。液性塑料是采用上化厂P.V.C.塑料,熔塑后注入夹具中冷却而成。经过一个阶段的试验及应变测试,都达到了设计要求。现将试制的液性塑料心轴夹具结构、液性塑料配方及其浇注法、φ80薄壁套筒的应变测定分析等几个方面介绍如下:     

使用润滑脂的心轴

加工滑动轴承(图1)是先精车内孔,然后以内孔为基准精车外圆。因此,必须有心轴,液塑心轴是利用液性塑料的基本不可压缩性,迫使弹性元件均匀地弹性变形而径向胀大,压在工件孔壁上,使工件得到定心夹紧。液性塑料的浇注工艺较为复杂,且塑料熔化时会分解出有毒气体,故液塑心轴     

基于有限元理论的液性塑料心轴参数优化

采用有限元仿真技术,分析了高精度液性塑料心轴的结构参数对变形量、定位精度和夹紧力的影响规律,实现了高精度心轴部件结构参数的优化设计;使采用该心轴定位的工序加工精度满足技术要求,为高精度装夹技术在传动装置框架类零部件的生产应用奠定了良好的基础。     

液性塑料心轴的设计与试验研究

弹性心轴是一种外涨式的自动定心夹具,它利用定位-夹紧元件的均匀弹性变形来实现对工件的无间隙定位,其设计和制造较为困难。本文针对传动装置中框架类零件加工精度难以保证的问题,对其中一种典型零件选用液性塑料涨开心轴作为设计方案,进行了液性塑料心轴的设计、性能分析、参数优化、加工制造和试验研究,摸索出了可行的工艺方案,满足了零件的加工精度。     

液性塑料心轴的设计

一、概述心轴是用于以工件内孔定位,来加工外圆或其它部位的一种常用夹具。它包括整体式心轴、螺纹心轴、锥度心轴、涨力心轴、花键心轴、密珠心轴和液性塑料心轴……等。对于内外圆同轴度要求特别高的零件,目前一般都采用密珠心轴或液性塑料心轴。密珠心轴和液性塑料心轴都是高精度的定心工具,在此心轴上加工的零件,同轴度可达0.005毫米。两种心轴相比,密珠心轴存在着     

液性塑料夹具的设计与制造

近年来,随着机械制造业的发展,对某些工件的制造精度,如同心度、垂直度、位置精度和加工面的几何形状精度等等,都提出了更高的要求,而用普通的机械夹紧和中心定位方法(如螺钉、偏心轮、楔块、压板、卡爪、心轴和胀胎等)已不能满足要求,液性塑料夹具就是在加工精度日益提高的新形势下提出的新课题。 塑料夹具是将一种含水塑料浇注在夹具的薄壁套筒中或管道中,通道薄壁套筒弹性变形或滑柱的移动来定位或夹紧被加工工件,见图1。 塑料夹具有以下优点: (1)精度高:如图2所示三个孔的位置精度,若用小锥度心轴在A孔定位,在理论上它的定位间隙的零,…     

用不旋转气缸联接的液性塑料心轴

由于液性塑料心轴的定心精度较高,且其夹具结构简单、操作方便、使用寿命长、安全可靠,因而在车、磨等精加工工序中应用广泛。图示为用不旋转气缸联接的气动液性塑料心轴,用来精加工齿轮、套筒等类零件的外圆和端面,生产效率较高,尤其适用于大批生产。此液性塑料心轴由旋转和不旋转两部分组成。当机床主轴法兰8转动时,夹具体7通过螺钉6带动滑套4、拉杆1、胀紧套3等零件一起转动,这即是心轴的旋转部分。拉杆9、轴承5内圈和轴承14底板等组成心轴的     

液性塑料夹具中的薄壁套筒的力学分析

本文简述了液性塑料夹具的基本原理和使用优点及其薄壁套筒的设计。并从理论上论述了液性塑料定心夹紧机构中薄壁套筒的受力、变形情况。通过弹性力学和材料力学理论分别论述了液性塑料夹具中工件夹紧力的计算与分析。推导出工件夹紧力的精确解和一般计算公式,并由推导材料力学的使用范围。     

加弹性衬套的液性塑料芯轴

一、通常液性塑料芯轴存在的问题液性塑料芯轴作为一种高精度的定心夹紧机构,被广泛地运用于套类零件的精加工。但由于其夹紧行程小,通用性差,且在用于薄壁套类零件加工时,由于工件位于芯轴夹紧带与非夹紧带部位的夹紧刚性和直径涨出量的不等,易使工件加工后形成的表面素线不直。这些都在一定的程度上限制了它的使用范围。二、加弹性衬套后芯轴的结构及优点为了解决通常液性塑料芯轴存在的上述这些问题,我们设计了加弹性衬套的液性塑料芯轴,结构如图1所示。如图,当拧动夹紧螺钉时,柱塞前移,芯轴型腔内压力增高,芯轴薄壁涨套薄壁部分外涨,这     

液性塑料检测夹具的设计及在数控机床主轴孔加工中的应用

数控机床铣头主轴导向孔对安装定位基准面的垂直度具有很高的要求,通过液性塑料检测夹具可以很方便地将主轴导向孔垂直度检测转换为检测夹具平面纵横两个方向的测量,给数控机床铣头主轴孔加工制造和维修带来了极大的便利。文中阐述了液性塑料检测夹具的结构设计要点和应用案例,通过工艺改进保证了主轴孔加工的精度要求,降低了加工成本。     

抽油杆摩擦焊机机械部分设计

针对摩擦焊设备的机构繁琐、庞大的缺点,文中选用合适的变频电机为动力源,代替了复杂的传动装置和制动离合装置,通过联轴器直接将动力传递到机床主轴上,同时选用合适的液压缸、联轴器和轴承座,并设计出合理的机床主轴和液性塑料夹具,使摩擦焊机的结构设计更加合理,布局更加紧凑。     

连续挤压机主轴强度实验分析研究

连续挤压是二十世纪70年代初出现的一种有色金属塑性加工技术.随着连续挤压技术的发展,连续挤压机也应用而生[1].主轴是连续挤压机的核心部件,不仅起到传递扭矩的作用,而且为挤压轮提供预紧力.挤压机在工作时,挤压轮、侧滚与主轴之间存在不超过3 MM的装配间隙同.若按理论设计得到的主轴尺寸,其使用寿命是有保证的,但实际生产中...     

Suppression of thermal deformation of machine tool spindle using TiC-Fe composite

The minimization of error generation in machine tool spindle is important because high-speed and ultra-precision machining are extensively utilized in industrial fields. The thermal deformation of the machine tool spindle generated by the frictional heat between the outer and inner bearings can deteriorate the machining accuracy. In this study, a TiC−SUS431 composite was fabricated using the liquid pressing infiltration method to suppress thermal deformation, and its thermal properties were obtained by thermal characteristic tests. For the transient thermal analysis with finite element analysis, the parameters of the machine tool spindle-bearing model were selected, and the boundary conditions were calculated. The temperature and thermal deformation of the analysis model were compared by applying SCM415 and TiC−SUS431 to the material of the machine tool spindle and changing the rotation speed. From the analysis results, it was demonstrated that the TiC−SUS431 machine tool spindle can improve the machining accuracy by minimizing the spindle thermal deformation.

     

TRIZ创新方法在塑料板数控加工中的应用

针对塑料板在数控加工中的粘刀问题,提出一种基于TRIZ理论的创新解决方法。在分析数控加工过程中主轴、刀具、塑料板、切削、喷嘴及压缩空气等组件的相互作用、功能和因果链等基础上,找到粘刀问题的根本原因,然后利用矛盾分析和物-场模型分析提出在主轴上增加风扇及将气体喷头换成水雾喷头的解决方案。经应用验证,该方法有效降低了塑料板在加工中的粘刀现象,提高了加工效率。     

超高速磨削机床主轴系统模态分析

针对液体动静压轴承支撑的超高速磨削主轴系统工作的特殊性,在机床工作过程中,主轴高速旋转,动静压轴承的支撑刚度随转速动态变化.为了解主轴系统工作过程中的动态特性,应用Flunent软件求解液体动静压轴承的动态支撑刚 度,而后在此基础上利用有限元分析软件ANSYS建立超高速磨床主轴系统的三维有限元模型,并对其进行模态分析,得到了各阶固有频率和振型.通过设置不同转速下轴承的支撑刚度,获得主轴系统模态分析结果,并利用图解法求解出主轴系统的临界转速.分析结果表明主轴系统在高速旋转状态下,系统的结构刚度会发生变化,使主轴系统的固有频率改变,并且随着转速提高差异越显著.通过振动试验测试验证仿真分析的可靠性,经分析可知,试验与仿真的误差主要来源于支撑模型的简化.     

厚壁圆筒自增强塑—弹性交界面半径及自增强处理压力的简易计算

介绍用直接液压法进行厚壁圆筒自增强中塑—弹性交界面半径及自增强处理压力的简易计算方法。     

液体静压主轴油膜滑移现象的分析及试验研究

针对液体静压主轴运动过程中动态特性问题,研究微尺度下油膜滑移对轴承承载力,刚度及动态刚度的影响。把微尺度下发生的速度滑移引入到油膜性能方程中,结合液体静压主轴系统平衡方程推导出了主轴系统承载力、刚度及动态刚度表达式,研究了油膜初期主轴静动态性能及油膜动刚度特性。从仿真结果中得到油膜滑移的发生使得承载力及刚度增大,最大刚度对应油膜厚度减小。最后刚度检测试验间接得出了实际主轴系统油膜流动过程中,存在油膜微滑移现象。本项研究为液体静压主轴微尺度下油膜滑移现象及性能的研究探索了一条新途径。     

Development of a vacuum-compatible hydrodynamic spindle using an ionic liquid as a lubricant

The importance of beam machining and extreme ultraviolet lithography technologies in the area of precise and fine machining used for high-density optical discs, integrated circuits and patterned media of hard disc drives (HDDs) is rapidly increasing.In this paper, a very simple vacuum-compatible rotary spindle is proposed that uses an ionic liquid as a lubricant with a very low vapor pressure. The usefulness of the proposed spindle lubricated by an ionic liquid was experimentally confirmed by measuring the partial pressures of outgassed products during rotation of the spindle in the vacuum chamber, measuring the accuracy of movement of the rotary table and machining circular grooves by an electron beam in a scanning electron microscope (SEM). It was found that the proposed spindle could be used in vacuum, and the partial pressures of outgassed products were almost the same as those of a clean, empty vacuum chamber. In addition, it was confirmed that by using the proposed spindle, circular grooves with diameters of 200 and 400 μm, 450 nm width and 40 nm depth could be machined on a photoresist surface coated on a silicon wafer in vacuum of an SEM.     

Hydrostatic ionic liquid-lubricated fluid film bearing for a rotational electron-beam lithography system

Rotational electron-beam mastering (REBM) systems have been studied with the aim of achieving the high data density necessary to facilitate the fabrication of next-generation optical data media, such as holographic storage. This study reports the design and testing of an ionic liquid (IL)-lubricated hydrostatic spindle system comprising an IL bearing, IL supply pump, and ionic magnetic fluid seal; and its outgassing performance under high-vacuum conditions. An inner vacuum chamber pressure of approximately 10⁻⁴ Pa was maintained during rotation of the spindle system. The outgassed products, as measured by a quadrupole mass spectrometer, were primarily generated from the air components in the lubricant IL. The non-repeatable runout in the radial direction, which is an important parameter of REBM accuracy, was 100 nm for a rotational speed of less than 130 min⁻¹. The proposed method can be used for a 100-nm scale REBM device.