【摘 要】
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机械制造行业常将长径比大于5的孔称为“深孔”,由于深孔加工刀具大多细长,刚性较差,而同时深孔加工过程中刀具受力较浅孔加工更为复杂,因此会发生严重的轴线偏斜,极大制约着深孔直线精度。本文针对某乘用车变速器轴齿件上一直径27.1mm,长度443mm,长径比16.3的深长孔加工,结合现有轴线纠偏理论,对中小直径深孔轴线偏斜的控制方案进行了研究。首先分析了引起深孔轴线偏斜的因素及其作用机理,建立了相应的钻
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机械制造行业常将长径比大于5的孔称为“深孔”,由于深孔加工刀具大多细长,刚性较差,而同时深孔加工过程中刀具受力较浅孔加工更为复杂,因此会发生严重的轴线偏斜,极大制约着深孔直线精度。本文针对某乘用车变速器轴齿件上一直径27.1mm,长度443mm,长径比16.3的深长孔加工,结合现有轴线纠偏理论,对中小直径深孔轴线偏斜的控制方案进行了研究。首先分析了引起深孔轴线偏斜的因素及其作用机理,建立了相应的钻杆系统数学模型;基于单因素加工试验分析了加工参数对轴线偏斜的影响规律,借助MATLAB对轴线偏斜量进行拟合,得到了轴线偏斜量随加工深度增加的指数经验公式。其次建立了枪钻钻头受力模型及稳定度模型,分析了钻头关键参数对其受力状态及稳定度的影响规律;以稳定度最大为目标函数,对钻头处关键结构参数进行了优化,并借助有限元仿真及加工试验对优化效果进行了验证。结果表明通过优化,钻头稳定度提高约50%,稳定切削时钻头处变形量减小约6.74%,深孔最终轴线偏斜量较优化前减小约18.64%。接着设计了以多油楔结构为核心的深孔加工纠偏减振装置;基于流体力学理论,对钻杆发生偏心前后楔形空间内的油膜压力进行数学建模,借助MATLAB对油膜压力进行了数值计算,并基于FLUENT流体仿真对理论分析进行了验证;借助ANSYS和SIMULINK模块对安装纠偏减振装置前后系统动态特性进行分析,分析表明安装纠偏减振装置可有效抑制钻杆振动,改善深孔直线精度。最后借助欧拉梁理论,对轴向振动钻削加工方式改善深孔轴线偏斜的机理进行了分析;基于DEFORM-3D金属成形有限元软件,对轴向振动钻削以及常规深孔加工中钻头受力状态进行仿真;借助ANSYS比较两种加工方式下钻头轴线偏斜量,结果表明轴向振动钻削中钻头处的轴线偏斜量较常规加工减小约18.35%,可一定程度提高深孔直线精度。
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