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1、磨液脈沖射流拋光機(jī)設(shè)計(jì)肖素梅 殷國富四川大學(xué) 制造科學(xué)與工程學(xué)院 , 四川 成都 610065摘要 :文章針對(duì)生產(chǎn)中復(fù)雜曲表面拋光存在的問題 , 利用水錘振動(dòng)效應(yīng)和粒子沖蝕磨損理論形成的磨液脈沖射流對(duì)復(fù)曲表面進(jìn)行柔性化拋光加工 , 設(shè)計(jì)制造了磨液與壓縮空氣形成多相介質(zhì)的脈沖射流拋光機(jī)設(shè)備 , 該機(jī)適用范圍廣 , 有較好的經(jīng) 濟(jì)效益和社會(huì)效益 , 屬于綠色加工 。 關(guān)鍵詞 :拋光 ; 磨液脈沖射流 ; 拋光機(jī)中圖分類號(hào) :TH122文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :B文章編號(hào) :1001-2265(2004 10-0103-02The design of the grinding liquid pulse shot
2、 flo w polisherXIAO Sumei YIN G uofuAbstract :This item aims at the polish problem of the complex -surface in the production , using the grinding liquid pulse shot flow which is formed by vibratory effect of the water -hammer and particle erosion abrasion theory , the complex -surface can be flexibl
3、y polished. And the polisher that uses the pulse shot flow , which is the multiphase mixture of grinding liquid and compress air , is designed. The applicability of this machine is so great that it has well economic benefit and society benefit and it belongs to green machining.K ey words :polish ; g
4、rinding liquid pulse shot flow ; polisher隨著工業(yè)的發(fā)展和社會(huì)文明的進(jìn)步 , 制造機(jī)器零件的材料 日益多樣化 , 零件的形狀日益復(fù)雜化 , 產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)日益朝著 復(fù)曲面流線型方向發(fā)展 , 這些趨勢(shì)對(duì)傳統(tǒng)的磨削和機(jī)械 、 化學(xué) 、 電解拋光方法提出了難題 。 從十九世紀(jì)中葉起 , 科學(xué)家們針對(duì)建 筑物表面和地表被風(fēng)雨沖刷所造成破壞現(xiàn)象 , 的不斷深入 , , , 科 :( 0. 6Mpa 水射流對(duì)船舶 、 管道 、 、 除銹和除垢處理 ; 另一方面將高壓段水射流對(duì)煤礦 、 多金屬礦和其他礦山進(jìn)行開 采以及對(duì)混凝土 、 石材進(jìn)行切割與破碎 。 近年來 ,
5、科技工作者對(duì) “ 磨料水射流切割花崗巖” 和 “掩埋水射流清洗船體” 的研究也 取得了一定進(jìn)展 。 為改善傳統(tǒng)干噴砂處理的惡劣勞動(dòng)條件 , 一些 工業(yè)發(fā)達(dá)國家廣泛應(yīng)用液體噴砂技術(shù)對(duì)金屬件表面進(jìn)行清理和 電鍍前的表面預(yù)處理等 。 二十世紀(jì)七十年代 , 青島汽車制配廠對(duì) 油泵轉(zhuǎn)子外表面做過低壓 0. 6MPa 磨液拋光技術(shù)的革新嘗試 , 其結(jié) 果比手工操作生產(chǎn)率有所提高 , 質(zhì)量穩(wěn)定 , 勞動(dòng)條件得到改善 , 但缺 乏系統(tǒng)的理論研究和進(jìn)一步的技術(shù)裝備的研究開發(fā)。 對(duì)于有較強(qiáng)切 削能力 , 現(xiàn)今又比較容易實(shí)現(xiàn)和控制的 >0. 61. 2MPa 壓力段射流 的應(yīng)用研究未見報(bào)導(dǎo) , 這正是本項(xiàng)研究
6、的空間所在。1原理分析1. 1脈沖水射流工作原理圖 1一維封閉管路 在圖 1中所示的封閉管路 中 , 當(dāng)管端的閘門關(guān)小時(shí) , 閘板 附近的流體速度突然減小 , 但 水的慣性卻企圖使水流維持原 先的速度 , 這樣將在閘板附近引起液體質(zhì)點(diǎn)的擁擠和壓縮 。 由動(dòng)量定理可知 , 流體速度或動(dòng)量降低必然引起壓力升高 , 此壓力增量即謂水錘壓力 , 是一種 壓力階躍 。 它以聲速在液體介質(zhì)內(nèi)傳播 , 閘門關(guān)閉一個(gè)微小的行 程 , 都會(huì)在液體內(nèi)引起一種擾動(dòng) , 就有水錘波 (彈性波 在液體 內(nèi)傳播 。1. 2圖 2受力簡(jiǎn)圖, 磨 。 在通常 , 速度一般在 s 以上 。 磨液拋光時(shí) , 雖然磨 粒的質(zhì)量很小
7、 , 但因速度很高 , 故磨粒具有足夠的動(dòng)能對(duì)金屬表面 進(jìn)行切削加工 。 拋光時(shí)作用于工件表面上的沖擊力 , 由于噴射器 與加工表面傾斜一個(gè)角度而分解為水平分力和垂直分力 (圖 2 。 使凸峰承受彎矩 , 以致斷裂而成切屑 , 使工件表面產(chǎn)生冷硬 作用 。根據(jù)工件材料及拋光要求 , 改變傾斜角可得到所要求的 Py/Px 值 。 噴向加工表面的磨液填滿加工表面的凹 谷 , 并在它上面 形成一層薄膜 , 薄膜層的厚度與液體組成有關(guān) , 露在薄膜外面的 凸峰 , 首先受到磨粒的切削作用 , 從而降低了工件的粗糙度 , 凹 谷中較厚的薄膜層則起著一種緩沖作用 , 一方面減少對(duì)凹谷的 切削 , 一方面又
8、減少磨粒的破碎 。磨液射流拋光不僅可以獲得很低的粗糙度 , 而且工件表層 的機(jī)械性能也能得到改善 。 拋光過程中工件的溫度實(shí)際上是不 變的 , 因此 , 沒有熱效應(yīng)對(duì)加工表面的影響 。 拋光后的工件表面 上有很多細(xì)小均勻密布的彈坑 , 具有良好的潤(rùn)滑作用 , 它沒有一 般機(jī)械加工后所有的那種定向加工痕跡 , 也不會(huì)有任何細(xì)微裂 紋和缺陷 。 實(shí)驗(yàn)表明 , 其抗磨性 、 抗蝕性和疲勞極限均比機(jī)械研 磨有所提高 。2拋光機(jī)械設(shè)計(jì)2. 1作品介紹本項(xiàng)目針對(duì)生產(chǎn)中復(fù)雜曲表面拋光存在的問題 , 利用水錘 振動(dòng)效應(yīng)和粒子沖蝕磨損理論形成的磨液脈沖射流對(duì)復(fù)曲表面 進(jìn)行柔性化拋光加工 , 設(shè)計(jì)建立了磨液與壓縮
9、空氣形成多相介 質(zhì)的脈沖射流拋光實(shí)驗(yàn)裝置 , 對(duì)多種塑性和脆性材料進(jìn)行拋光 加工實(shí)驗(yàn) , 探討和總結(jié)磨液拋光機(jī)理以及影響加工效果 、 效率的 主要工藝參數(shù) , 并進(jìn)行生產(chǎn)應(yīng)用試驗(yàn) 。本作品主要是利用氣 、 液 、 固多相混合物對(duì)復(fù)曲面進(jìn)行拋光3012004年第 10期 并通過脈沖射流來實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能加工 , 這也是技術(shù)的關(guān)鍵所在 。 2. 2傳動(dòng)原理拋光機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖 3所示 , 整體方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單 。 工 件軸作圓周方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) , 噴嘴軸相對(duì)工件軸作軸向移動(dòng) 。 原 動(dòng)機(jī)選用減速電機(jī) , 傳動(dòng)系統(tǒng)由兩條路線組成: 圖 3主傳動(dòng)系統(tǒng)圖(1 工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由電機(jī)通過連軸器 1
10、帶動(dòng)工件軸系 (左端 軸 , 工件軸 22, 右端軸 20 的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn) ;(2 噴嘴軸的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)噴嘴軸的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)采用電機(jī) 小齒輪 3 大齒輪 2 端面凸輪 噴嘴軸 34的傳動(dòng)方式 , 即通過凸輪機(jī)構(gòu) 把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動(dòng) 。傳動(dòng)裝置主要由軸 、 齒輪 、 軸承等組成 。3結(jié)論3. 1拋光機(jī)的科學(xué)性和先進(jìn)性, 流原理 、 磨料磨損和沖蝕磨損理論 , 分析總結(jié)了國內(nèi)外相關(guān)研究成果而提出的 。 與現(xiàn)有技術(shù) (布帶拋光 、 干噴砂處理等 相比 , 具 有使用范圍廣 、 高效節(jié)能 、 改善工人勞動(dòng)條件 、 無粉塵污染和熱 力對(duì)工件表面性能的影響等突出優(yōu)點(diǎn) 。 3. 2拋光機(jī)的特點(diǎn)操作簡(jiǎn)單
11、, 使用無特殊要求 。 能降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度 , 改善勞 動(dòng)環(huán)境 , 生產(chǎn)率比手工操作高 , 加工質(zhì)量穩(wěn)定 , 加工較經(jīng)濟(jì) 。 適用 于金屬 、 合金 、 石材等復(fù)雜曲表面拋光加工 。 如汽輪機(jī)和航空發(fā) 動(dòng)機(jī)的葉片 、 異形石材以及電鍍前工件預(yù)處理等表面拋光 。 適用 范圍廣 , 有廣闊的市場(chǎng)前景 , 有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 , 屬 于綠色加工 。參考文獻(xiàn) 1胡壽根 1脈沖高壓水射流工作原理及研究現(xiàn)狀 J , 華東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) , 1997(22唐川林 1石油鉆井鉆頭用自激震蕩噴嘴的研究 J 1石油學(xué)報(bào) , 1993(13劉茲湘 1磨液拋光 J 1機(jī)械工人 , 1998(34李曉紅 1自激振
12、蕩磨料射流的基本理論與初步實(shí)驗(yàn) J , 中國安全科學(xué)學(xué)報(bào) , 1999(75青 島 汽 車 制 配 廠 工 藝 科 1液 體 拋 光 機(jī) J 1機(jī) 械 工 人 ,1979(106唐川林 1J 1煤, 1989:2004-03:(1966- , 女 , 西南科技大學(xué)副教授 , 四川 。(編輯 趙蓉 本刊投稿須知為確保本刊的質(zhì)量 、 加快出版進(jìn)度 , 特請(qǐng)本刊作者投稿時(shí)注意如下 幾點(diǎn) :(1 本刊主要討論制造技術(shù) , 注重實(shí)際應(yīng)用 , 來稿應(yīng)盡量簡(jiǎn)練通順、 主題突出、 文字圖表所占版面一般不應(yīng)超過 7000字。 對(duì)已有的觀點(diǎn)、 知識(shí) 和信息 , 力求避免重新描述 , 而采用標(biāo)注參考文獻(xiàn)的辦法。(2
13、 文章題名應(yīng)簡(jiǎn)潔、 恰當(dāng)、 真實(shí)的反映文章的主題特色。 字?jǐn)?shù)在 20字以內(nèi) , 應(yīng)盡量避免使用數(shù)學(xué)公式、 符號(hào)、 同行不熟悉的簡(jiǎn)稱、 縮寫。(3 文摘 (中英文 是本刊錄用的重要依據(jù)之一 , 所以本刊特別強(qiáng)調(diào) 文摘必須詳盡 , 要按 G B 6447-87文摘編寫規(guī)則 推薦的規(guī)范 , 由作者自行撰寫 , 除綜述性論文以外 , 3000字以上的論文 , 文摘應(yīng)不少于 200字 , 另外重點(diǎn)突出文章的研究問題、 過程和方法 , 結(jié)果結(jié)論三部分。(4 圖、 表應(yīng)有圖號(hào)、 圖名、 表號(hào)和表名、 圖 (表 號(hào)按順序排列 , 為了 加大英文信息量對(duì)有可能進(jìn)入國際檢索數(shù)據(jù)庫的重要論文 , 最好帶有中 英文圖
14、號(hào)、 圖名。 出于檢索的需要 , 在文摘后應(yīng)給 3-8個(gè)關(guān)鍵詞 , 關(guān)鍵詞 的標(biāo)引應(yīng)建立對(duì)在全文進(jìn)行主題分析的基礎(chǔ)上 , 選擇能夠反映文獻(xiàn)特征 內(nèi)容規(guī)范的詞與詞組。 關(guān)鍵詞也應(yīng)避免業(yè)內(nèi)不熟悉的簡(jiǎn)稱、 縮寫 , 中文關(guān) 鍵詞力求用中文。(5 本刊期考慮國際交流的需要 , 研究性論文作者應(yīng)提供英文的題 名、 作者姓名、 關(guān)鍵詞和文摘 , 由于英文文摘是能否進(jìn)入國際檢索系統(tǒng)的 主要依據(jù) , 所以特別提請(qǐng)作者認(rèn)真撰寫。(6 “ 參考文獻(xiàn)” 請(qǐng)按以下順序書寫 :1 圖書 :序號(hào)、 作者姓名、 書名、 出版社所在城市、 出版社、 出版年 ; 2 雜志 :序號(hào)、 作者姓名、 論文題名、 刊名、 出版年卷 (
15、期 號(hào)。 (7 為了縮短出版周期、 加快稿件流程 , 作者盡量利用 E -mail 信箱 傳遞稿件 , 郵寄的稿件 , 隨稿附上拷貝全文的 3. 5英寸軟盤 。 我刊 E -mail :zhjcz mail. dlptt. ln. cn , 同時(shí)作者要留方便聯(lián)系的電話、 信箱等。(8 按科技論文統(tǒng)計(jì)與分析的需要 , 科技論文 , 文后應(yīng)附有第一作者簡(jiǎn)介 , 簡(jiǎn)介按以下順序標(biāo)出 :姓名 (出生年 , 性別 , 民族 (漢族可略 , 籍貫 , 職稱 , 學(xué)位。 例 :作者簡(jiǎn)介 :陳偉 (1967- , 女 , 回族 , 河北樂亭人 , 深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子系副 教授 , 博士。(9 獲得基金資助的
16、論文 , 應(yīng)標(biāo)識(shí)注明基金項(xiàng)目名稱并在其后的圓 括號(hào)內(nèi)注明基金項(xiàng)目編號(hào) , 基金項(xiàng)目名稱應(yīng)按有關(guān)部門規(guī)定的正式名稱 填寫 ; 獲得多項(xiàng)基金資助的應(yīng)依次列出。 例 :基金項(xiàng)目 :國家自然科學(xué)基 金項(xiàng)目 (59985002 ; 國家 863/CIMS 高新技術(shù)研究項(xiàng)目 (2001AA 411350 ;(10 作者署名應(yīng)當(dāng)署以真實(shí)姓名 , 并與身份證一致 , 以避免領(lǐng)取稿 費(fèi)和界定著作權(quán)歸屬時(shí)發(fā)生爭(zhēng)議。 多作者時(shí) , 如果沒有其它約定 , 編輯部 把第一作者視為作品的唯一責(zé)任人 , 查詢和修改稿件由第一作者出面 , 稿費(fèi)及樣刊只寄第一作者。 另外主要作者應(yīng)標(biāo)明作者的工作單位、 所在 省市及郵編 , 工作單位應(yīng)為全稱 , 并標(biāo)至二級(jí)單位。 不同工作單位的作者 應(yīng)在署名的右上角加注不同的阿拉伯?dāng)?shù)字序號(hào) , 并在其工作單位前加相 應(yīng)的序號(hào)。 例 :張永光 1, 3熊清
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