S型金屬蜂窩載體成形的關鍵技術研究

1、s型金屬蜂窩載體成形的關鍵技術研究第11期.2010年l1月機械設計與制造machinerydesign&manufacture201文章編號:10013997(201o)11020102s型金屬蜂窩載體成形的關鍵技術研究朱永康周一屆(江南大學機械工程學院,無錫214122)thekeytechnologiesforformingprocessofs-typemetallichoneycombsubstrateszhuyongkang,zhouyi_jie(mechanicalengineeringschool,jiangnanuniversity,wuxi214122,china)【

2、摘要】針對目前我國汽車尾氣凈化器用金屬蜂窩載體的生產現狀進行了研究,提出了一種新型的s型金屬蜂窩栽體成形方法.通過分析其生產工藝和成形過程,進行了s型金屬蜂窩載體的成形裝置的結構設計,提高了生產效率和質量.對s型金屬蜂窩載體的成形原理進行了理論分析及動態(tài)仿真.關鍵詞:s型金屬蜂窩載體;成形裝置;成形板曲線;成形仿真【abstract】ecurrentproductionsituationofmetallichoneycombsubstratesforautomobilegaspurifiersisstudieddtpresentsanew-formingmethodfors-typemetal

3、lichoneycombsubstrates.withtheanalysisofproductionprocessandformingprocessofstypemetallichoneycombsubstrates,aform,zgdeviceisdesignedtomanufacturemetallichoneycombsubstratesanditcqnimproveproductionefficiencyandqualityofmetallichoneycombsubstrates.theoreticalanalysisanddynamicsimulionarecarriedouton

4、formingprinciplesofstypemetallichoneycombsubstrates.keywords:stypemetallichoneycombsubstrates;formingdevice;thecurveofformingplate;simulationofformingprocess中圖分類號:th16文獻標識碼:a1引言在排氣管內裝入尾氣凈化器,可以有效的控制汽車排放污染.隨著國家對汽車排放標準的提高,對尾氣凈化器用金屬蜂窩載體也提出了更高的技術要求.目前國外的金屬蜂窩載體已經大批量生產,如德國emitec公司,芬蘭kemira公司和日本新日鐵公司的年產量可以達

5、到1000萬件以上_ll.國內少數廠家正在對金屬蜂窩載體的生產工藝及成形方法進行研究,其生產工藝多為半機械化過程,生產效率低.我國所生產的金屬蜂窩載體基本采用螺旋式結構,這是國外七十年代的產品,由于其抗熱蠕變,抗熱變形能力和機械耐久性較差剛,在國外已大量為s型金屬蜂窩載體所取代.目前s型金屬蜂窩載體以其可靠的耐久性能,較好的形成紊流作用成為金屬蜂窩載體的基本結構.因此,對s型金屬蜂窩載體的生產工藝和成形方法進行研究就顯得尤為重要.研制出s型金屬蜂窩載體的新型成形裝置,使得生產過程實現自動化,并且成形過程合理,簡單,經濟,這對金屬蜂窩載體的發(fā)展和應用有著很好的促進作用.2s型金屬蜂窩載體的成形裝

6、置2.1成形的技術條件s型金屬蜂窩載體由內芯和外殼組成,如圖1所示.內芯主要是通過交替疊合的數層平板和波紋板卷制而成,平板和波紋板的疊合方式有兩種,如圖2所示.平板和波紋板的材料主要有fecal,nicr和femow等三類合金,從加工性能和經濟價值等綜合考慮,fecal是最有應用前景的合金日.汽車尾氣凈化器用金屬蜂窩載體工作時要承受高速氣流的來稿日期:20100l一10熱沖擊,以及路面的不平整和發(fā)動機引起的劇烈振動,因此金屬蜂窩載體要有很高的機械強度,這就對其成形提出了很高的技術要求.在外觀上金屬蜂窩載體內芯應卷制嚴實,充滿外殼,端面平齊,無軸向竄動;內芯孔道層次清楚,孔道平直,大小及密度均勻

7、,無堵孔;外殼勻凈平整,無焊接燒孔,端頭平整如表1所示,金屬蜂窩載體的尺寸,外形和允許偏差的規(guī)定.外殼內芯(b)圖1金屬蜂窩載體的結構圖2疊合方式表1金屬蜂窩載體的尺寸,外形和允許偏差的規(guī)定尺寸,外形允許偏差cpsi:l/cm:l/cm100151孔密度0器431耋40062+-4孔型三角形或者正弦波形內芯橫截面直徑/mm30180+-0.8高度/mm301800.8內芯壁厚/mm0.05-0.10+-0.叭中一otl直徑/n1m7.0外殼壁厚/mm1.02.0o.05內芯端面與外殼端面距離/mm5+-0.5202朱永康等:s型金屬蜂窩載體成形的關鍵技術研究第11期2-2成形裝置s型金屬蜂窩載

8、體的成形裝置由雙立柱4,齒輪7,齒條1和6,成形板5和10,滑塊2和8,輔助成圓爪3和9等組成,如圖3所示.它的工作原理是:首先,將一定長度的平板與波紋板依次疊加在一起并放入雙立柱的中問,雙立柱安裝于機械旋轉軸上;其次,當雙立柱4轉動時,電機帶動齒輪7轉動,經過齒輪齒條傳動轉變成齒條1和7的左右相對運動,從而上下兩塊成形板5和10也進行左右相對移動.最后,在成形板移動過程中,輔助成圓爪3和9同時動作,促使卷制好的載體內芯不再松開.圖3成形裝置原理圖1.齒條(上)2.滑塊(上)3.輔助成圓爪(上)4.雙立柱(安裝在旋轉軸上)5.成形板(上)6.齒條(下)7齒輪(安裝在電機軸上二)8li滑塊(下)

9、9_輔助成圓爪(下)10.成形板(下)2.3成形工藝計算根據不同的應用要求,s型金屬蜂窩載體的內芯直徑,平板厚度h,平板層數n,波紋板厚度h和波紋板層數n也不同,因此其成形工藝也不同.即雙立柱卷制的角度隨著平板和波紋板總的厚度及長度的不同而不同.如表2所示,內芯直徑為33illm,平板厚度為0.1mm的成形工藝計算.疊加以后平板和波紋板的總厚度:=h,+n(1)平板和波紋板的總長度:l=rrd/h(2)雙立柱的卷制角度:0=3601/do(3)表2成形工藝計算3s型金屬蜂窩載體成形的基本原理3.1s型金屬蜂窩載體的曲線基于s型金屬蜂窩載體的結構特點,將數層平板和波紋板依次疊加在一起,放置于雙立

10、柱的中問,在卷制的過程中,假設平板和波紋板都沒有發(fā)生塑性變形,即平板和波紋板的厚度未發(fā)生變化.由此可以推導出s型金屬蜂窩載體的邊界曲線方程(4),曲線,如圖4所示,(圖中過曲線上點和原點的直線與y軸負方向之間的夾角)y./?.:,|一bf墨ie:/二)/:圖4金屬蜂窩載體理論曲線圖5凸輪挺桿機構+(手)=(爭)2,(o-o)一一02)+(y號_爭1,(0=-0203)(4)y=h+垡,(0=03一o4)2t2+(y+手)=2爭),(o=-o4一o4)式中:h=n.h+n2h;d【廠載體的內芯直徑;平板厚度;一波紋板厚度;n,平板層數;n:一波紋板層數;疊加在一起平板和波紋板總的厚度;一雙立柱的

11、中心距;,一立柱橫截面的直徑.3.2成形板曲線根據金屬蜂窩載體的邊界曲線方程(4),在三維軟件pro/e中建立凸輪外形,凸輪輪廓曲線方程為金屬蜂窩載體的邊界曲線方程.此時我們利用pro/e的動態(tài)仿真功能建立凸輪挺桿模型,如圖5所示.將挺桿與凸輪之間的連接建立凸輪副機構,挺桿與基座之間的連接建立滑動桿機構,凸輪與基座之間的連接建立鉸鏈機構.0點為凸輪的旋轉中心,h表示挺桿a點到基座b表面的距離.當凸輪轉動時(0-0-05),從而計算出挺桿的運動規(guī)律h(t),如圖6所示.根據挺桿的運動規(guī)律日(f)在pro/e建立成形板的三維模型,如圖7所示,成形曲線為挺桿的運動規(guī)律h(t),卷制終端圓弧直徑為載體

12、內芯直徑.a!些,8.4689245竺二二二二二二=j:二:二:二二二二:二二二:二:二.j鬈e=7j6892454=二=二=二=二=二=.(.9000圖6挺桿的運動規(guī)律i圖7成形板曲線端圓弧第11期2010年11月機械設計與制造machinerydesign&manufacture203文章編號:10013997(2010)11020302無明顯磁化鐵磁試樣在保載狀態(tài)下的拉伸磁記憶特性木于鳳云張經充胡金平吳維華徐東昊(黑龍江科技學院機械工程學院,哈爾濱】50027)magnetictestmethodforidentifyplasticdeformationofferromagnet

13、icmaterialyufengyun,zhangjingchong,hujinping,wuweihua,xudonghao(collegeofmechanicalengineering,heilongjianginstituteofscience&technology,harbin150027,china)中圖分類號:th16,tg115.28文獻標識碼:a1引言金屬磁記憶檢測技術是俄羅斯學者杜波夫(doubov)于20世紀90年代提出的一種無損檢測新技術.與其它無損檢測技術相比,該技術能在不對金屬構件進行專門充磁的情況下實現早期診斷,防止意外斷裂事故的發(fā)生.在工程結構中,既沒有被

14、明顯磁化,又不經過退磁處理的零件很多,為了解這類零件的磁場強度隨工作載荷的變化情況,對銑削加工且沒有經過退磁處理的試樣進行了拉伸試驗.在保載狀態(tài)下,對試樣表面的磁場強度進行了跟蹤檢測,分析了磁場強度隨應力和變形的變化規(guī)律.來稿日期:2010一o112基金項目:黑龍江省晉通局等學校青年學術骨r支持計劃丁貞目一鐵磁性材料早期損傷無損檢測方法研究(200703編號1152g033),金屬磁記憶檢測方法及應用研究(200906編號11541305)3.3成形仿真移動.與現有成形技術相比,使用這種成形方法卷制出的s型金利用pro/e的動態(tài)仿真功能建立成形的仿真模型.雙立柱屬蜂窩載體內芯嚴實,孔隙均勻,并

15、且生產效率i寄.在金屬蜂窩載的卷制的角速度為=,上下成形板的水平速度為v=l/t,則(【,體需求日益增加的情況下,該成形方法必將得到很好的應用./v=/l.現在設定上下成形板的水平速度v=1mm/s,則雙立柱的參考文獻卷制速度:/deg/s,由仿真過程可知,s型金屬蜂窩載體的邊1蘇建華,田群,陳宏德等.汽車排氣催化凈化用金屬戟體的生產工藝與設界曲線與成形板曲線緊密合在一起,故而卷制成形后的金2巾):的81應-8用上l4jil汽車與配件,屬蜂窩載體平板和波紋板能夠很好的貼合在一起,載體內嚴2001(38,2022實且孔隙均勻.3周應軍,張明盛.金屬蜂窩載體在汽印工程中的應j1j下jl_汽車與配件,4結論4ch廿2001g(40):20-.aw22岫.jhlt1il1di隨著國家對汽車尾氣排放要求的提高,金屬蜂窩載體在年stee1foilformetalliccatal