2024-03-05 09:26
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1、汽车活塞异形（椭圆）销孔的加工,图1 活塞直观图 图2 活塞剖面图 图3 活塞工作示意图,研究汽车活塞异形销孔的意义,随着发动机性能的日益提高，活塞所承受的燃气压力和惯性力不断增大，作为支承部分的销孔负荷显著增加，在最高燃烧压力下，活塞销轴和销孔都会会发生弯曲变形，销孔处的应力分布主要取决于活塞销与销孔两者之间的变形是否相适应。理想的状态是活塞销与销孔变形一致，这样不会产生应力集中。 目前最佳解决方案还是通过改变销孔的几何结构来改善应力分布情况，降低销孔内侧应力集中，提高活塞的承载能力。 “异形销孔”能够大幅度提高销座的承载 能力、延长寿命。由于“异形销孔”呈椭圆形 ，使普通设备不能完成该道工
2、序的加工，所以 只能采用专用设备加工，特别是椭圆形异形销 孔。 实验表明，椭圆形销孔能减小应力集中 10%左右。,活塞销孔参数,椭圆销孔的加工方法,1 椭圆形异形销孔镗削机构 椭圆形活塞异形销孔镗削专用设备的关键部件是镗削架，其结构如图所示 1镗刀架；2步进电机；3动力输出轴；4皮带轮；5镗杆；6偏心轴；7滚动轴承；8偏心圆柱；9偏心轴滚动轴承；10轴承座；11固定盘；12导轨座；13导轨压块；14偏心轴承座；15移动滑块；16刀杆,加工原理,刀杆在作周向高速镗削旋转的同时，通过转速传感器，把转速信号反馈给控制系统，控制系统根据异形销孔的结构参数给步进电机发送脉冲信号，步进电机的接收器接收到控
3、制系统发送的脉冲信号后即根据控制系统的要求转动一定的角度，该运动通过调节传动轴、偏心滚动轴承带动移动滑块作径向移动，进而使刀杆作高速镗削运动的同时，也作径向移动，完成刀杆的径向进刀运动，即可镗削出椭圆形异形销孔。,2 压电陶瓷驱动的异形销孔镗削机构,如图所示,柔性铰链机构一端连接在锉床主轴上,随主轴一起旋转,另一端连接锉杆,带动锉杆旋转“在驱动电压的作用下,压电陶瓷会伸长,使柔性铰链机构产生变形,从而带动铿杆锉刀径向运动”通过对压电陶瓷伸长量的实时控制,可实现锉刀径向位移的实时控制,从而加工出所要求的异形销孔。 1.端盖 2.M8半圆头螺杆 3.压电陶瓷 4.M6半圆头螺杆 5.变形体镗头 6
4、.镗杆 7,。镗刀,3 稀土超磁致伸缩材料(GMM) 驱动机构,利用稀土超磁致伸缩材料(GMM)研究一种微量、高频响的位移驱动机构，磁致伸缩材料与压电陶瓷相比，它有较大的应变，并且能量密度高，响应速度快。因此，利用超磁致伸缩材料对异形孔加工，具有应变大，输出力高和高频响等特点。,3 稀土超磁致伸缩材料(GMM) 驱动机构,加工异型销孔镗床,4 斜截法加工,此方案基于圆柱的斜截面是椭圆的原理,使镗头主轴中心线相对工件进给方向倾斜某一角度a,巧妙地将椭圆的加工转变为圆的加工,其在加工效率和精度方面都十分出色。具代表性的是美国BOHAI公司,他们采用机械斜槽进刀加工,精度较高,但它致命的弱点就是仅限
5、于加工椭圆度不变的标准椭圆,对于越来越多的非标准椭圆孔(如内喇叭口形销孔)的加工便无能为力。,5 偏心轨迹法,A 机械偏心： 偏心式异形销孔镗床的机械加工过程主要是通过安装在主轴上的镗杆的相对径向摆动实现销孔异形的加工。镗头主轴由外轴和偏心内轴两部分组成，安装刀具的镗杆安装在偏心内轴上，当主轴电机带动主轴旋转时，镗杆跟随主轴同步旋转，产生一个旋转半径，刀具实现直孔加工， 而当偏心内轴相对外轴有一个相对旋转时，则刀具的旋转半径有一个相对主轴中心上升和下降的径向摆动， 此径向摆动通过车床数控系统的控制实现各种形状的销孔异形的加工。 山东滨州渤海活塞股份有限公司目前在使用,B 磁悬浮控制法 镗床的切
6、削运动由回转运动和直线运动组合而成。主轴旋转时刀尖的轨迹形成一个圆, 根据卧式镗床坐标系(式1), 得对转角的参数方程 当主轴轴心相对工件在x 方向作简谐运动, 即x2 =Hcost 时, 若=t , 则两种运动的合成 令r +H =a , r =b , 便得到椭圆轨迹方程。这种加工方法所镗出的椭圆孔的长轴在水平方向上, 短轴在垂直方向上。活塞工作时, 在垂直方向上的变形量大于水平方向上的变形量, 使椭圆销孔趋向正圆孔。,利用图1 所示的磁悬浮主轴加工椭圆孔时, 镗刀的轨迹是通过控制磁悬浮主轴轴心的位移实现的。即在镗刀绕z 轴作旋转运动的同时, 使主轴带动镗杆相对工件在径向(x 方向)作同周期的简谐运动, 简谐运动的幅值等于椭圆的长短半轴之差。,
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