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精密阀套内孔超声研磨加工技术研究

作　者: 王筱雪
导　师: 郭东明
学　校: 大连理工大学
专　业: 机械工程
关键词: 精密阀套 9Cr18 超声研磨 超声换能器 超声变幅杆
分类号: TG580.68
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


精密阀套,是一种与精密阀芯相互配合、共同作用的零件,与精密阀芯统称为精密偶件。精密偶件广泛应用于航空航天、船舶、汽车、精密机械仪器等设备的液压控制系统中,如伺服阀、液压阀等。鉴于精密偶件应用场合及地位的重要性,阀套的加工精度和表面质量对系统工作的可靠性、稳定性以及使用寿命等性能具有很重要的影响。为了满足不同应用领域对精密阀套的质量和精度的要求,通常对磨削、镗削后的阀套内孔表面进行光整加工。目前,国内针对精密阀套内孔光整加工,主要采用研磨、珩磨以及金刚石铰削三种加工工艺,其中传统研磨应用最为普遍。然而,针对小孔径9Cr18不锈钢精密阀套内孔加工,上述传统光整加工工艺则存在不同加工问题,例如研磨加工效率低、珩磨加工装置的设计制造复杂困难、金刚石铰削加工温度高等。随着各领域对精密偶件制造要求的日益严格,传统光整加工工艺逐渐无法满足加工需要。针对传统光整加工工艺存在的问题,本文将超声加工与传统研磨加工相结合,即采用超声研磨加工技术对小孔径9Cr18不锈钢精密阀套内孔进行光整加工。根据加工要求,开发适用于小孔径9Cr18精密阀套内孔超声研磨加工的超声研磨振动系统,并利用该系统对9Cr18不锈钢内孔进行超声研磨试验,研究超声研磨加工9Cr18不锈钢内孔的加工性能。主要研究内容如下：1)针对超声研磨加工要求,设计研制适用于小孔径9Cr18不锈钢精密阀套内孔超声研磨加工的超声研磨振动系统。主要研究夹心式压电陶瓷换能器的设计方法、超声变幅杆——工具一体化设计方法以及超声波电源的选型方法。2)搭建超声研磨振动系统,进行振动性能试验。主要从谐振频率、研磨工具振动幅度两个方面,研究所开发的超声研磨振动系统的振动性能。3)搭建超声研磨加工试验平台,研究超声研磨加工9Cr18不锈钢内孔的加工性能。主要研究超声振幅、主轴转速对超声研磨和传统研磨加工后的内孔表面质量以及材料去除率的影响,并对两种加工工艺进行比较。研究结果表明,与传统研磨加工相比,超声研磨加工可以有效提高内孔表面质量和材料去除率。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 研究背景与意义  9-11
  1.2 精密阀套内孔光整加工现状  11-14
    1.2.1 精密阀套内孔光整加工方法  11-13
    1.2.2 存在问题  13-14
  1.3 超声研磨加工技术研究现状  14-16
    1.3.1 超声研磨加工技术概述  14-15
    1.3.2 超声研磨加工技术研究现状  15-16
  1.4 本论文研究内容  16-18
2 超声研磨振动系统设计与研制  18-40
  2.1 超声研磨振动系统组成  18-25
    2.1.1 超声波电源  19-21
    2.1.2 超声换能器  21-23
    2.1.3 超声变幅杆  23-24
    2.1.4 研磨工具  24-25
  2.2 夹心式压电陶瓷换能器设计与研制  25-32
    2.2.1 设计方法  25-29
    2.2.2 设计与研制结果  29-32
  2.3 超声变幅杆——工具一体化设计与研制  32-39
    2.3.1 设计方法  32-34
    2.3.2 设计结果与分析  34-38
    2.3.3 研制结果  38-39
  2.4 本章小结  39-40
3 超声研磨振动系统振动性能试验  40-48
  3.1 试验条件  40-42
    3.1.1 谐振频率测量条件  40
    3.1.2 研磨工具振幅测量条件  40-42
  3.2 试验结果与分析  42-47
    3.2.1 谐振频率测量结果与分析  42
    3.2.2 研磨工具振幅测量结果与分析  42-47
  3.3 本章小节  47-48
4 9Cr18不锈钢内孔超声研磨加工试验  48-60
  4.1 试验条件  48-52
    4.1.1 试件制备  48-49
    4.1.2 试验平台搭建  49-51
    4.1.3 检测设备  51-52
  4.2 超声振幅对表面质量和材料去除率的影响  52-56
    4.2.1 超声振幅对表面质量的影响  53-55
    4.2.2 超声振幅对材料去除率的影响  55-56
  4.3 主轴转速对表面质量和材料去除率的影响  56-59
    4.3.1 主轴转速对表面质量的影响  56-58
    4.3.2 主轴转速对材料去除率的影响  58-59
  4.4 本章小结  59-60
结论  60-62
参考文献  62-64
致谢  64-65

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属切削加工及机床 > 磨削加工与磨床 > 一般性问题 > 磨削加工工艺 > 研磨加工
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