[發(fā)明專利]交叉孔工件內(nèi)壁磨粒流均勻拋光模具及其模芯的計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711375540.8
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108115543B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高航;彭燦;王宣平;魏海波;王海全
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B24B31/116
• 分類號: B24B31/116;G06F17/50
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 李洪福

本發(fā)明公開了交叉孔工件內(nèi)壁磨粒流均勻拋光模具及其模芯的計算方法，所述模具包括多個流道控制單元和密封裝置；所述流道控制單元包括過渡段、引流段和模芯，所述流道控制單元的數(shù)量與交叉孔工件的孔口數(shù)量相同；每個流道控制單元對應(yīng)一個交叉孔工件的孔口；將所述流道控制單元分為兩組，兩組流道控制單元分別與磨粒流拋光設(shè)備中的料缸A和料缸B連接；本發(fā)明在交叉孔工件的孔口處設(shè)置過渡段，有效避免了“入口效應(yīng)”對交叉孔工件的影響，解決了交叉孔工件的孔口處“過拋”難題。本發(fā)明針對交叉孔工件，通過改變截面流道間隙，設(shè)計了可實現(xiàn)其內(nèi)壁等余量均勻拋光的模芯，解決了交叉孔工件時拋光不均勻的難題，可有效保證拋光質(zhì)量和提高拋光效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械制造領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于交叉孔工件內(nèi)壁的磨粒流均勻拋光模具及其模芯的計算方法。

背景技術(shù)

交叉孔工件在航空、航天等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，該類零件通常由橫截面為圓形的變直徑或等直徑管道相貫而成，整體結(jié)構(gòu)呈“X”、“Y”、“T”、“十”字形等結(jié)構(gòu)(圖2-4所示的是一個“T”字形交叉孔工件示意圖)。為了滿足該類零件在使用期間不允許其內(nèi)壁有毛刺等易脫落顆粒物的要求，通常在最后一道工序?qū)υ擃惲慵?nèi)壁進(jìn)行拋光加工。因拋光磨具與該類交叉孔工件有幾何干涉且拋光磨具軌跡復(fù)雜等原因，帶有剛性拋光磨頭的傳統(tǒng)拋光設(shè)備無法較好地拋光到交叉孔工件內(nèi)壁隱蔽部位，因此很難實現(xiàn)該類零件的高質(zhì)、高效拋光工作。目前采用的方法主要依靠油石或手工砂帶拋光，手工拋光不僅勞動強(qiáng)度大、效率低，而且加工可達(dá)性差、材料去除不均勻，因此手工拋光難以保證零件的表面質(zhì)量。

采用磨粒流加工(AFM)方法對交叉孔工件內(nèi)壁拋光是一種新的研究思路。磨粒流加工是一種新型拋光工藝技術(shù)，其加工原理是利用具有流動性的粘彈性磨料介質(zhì)(由高分子聚合物載體和磨料顆粒組成)進(jìn)行拋光，拋光時，磨粒流拋光設(shè)備兩個相對的柱塞使位于料缸中的磨料介質(zhì)以一定壓力下循環(huán)往復(fù)流過被加工表面，從而對工件表面進(jìn)行拋光和去毛刺。磨粒流加工能夠高效、經(jīng)濟(jì)地加工傳統(tǒng)方法難以完成的幾何形狀復(fù)雜的表面，如窄縫、交叉孔道、異形曲面等。相比傳統(tǒng)拋光方法，磨粒流加工方法對交叉孔工件內(nèi)壁的拋光具有材料適用性強(qiáng)、加工可達(dá)性好、加工效率高等優(yōu)點。由于在磨料介質(zhì)的流道入口處存在壓力損失，這會導(dǎo)致高分子聚合物出現(xiàn)混亂的彈性湍流，使得磨粒隨著介質(zhì)進(jìn)行翻滾，這種情況下，就會出現(xiàn)磨粒在翻滾過程中用尖角或者棱邊對工件表面進(jìn)行微切削，同時流道間隙的突變使得磨粒對工件表面的壓力增加，磨削效果進(jìn)一步增強(qiáng)，因此會在入口端出現(xiàn)倒圓或者是喇叭孔的“過拋”現(xiàn)象，也被稱為“入口效應(yīng)”；交叉孔工件內(nèi)壁的磨粒流拋光中流道較長，沿程的壓力損失大，使得出口處壓力小于入口，因此出口處的材料去除量通常小于入口處，就出現(xiàn)了“欠拋”現(xiàn)象。而磨粒流加工過程中，工件固定在模具中，模具由磨粒流拋光設(shè)備夾緊，工件和模具之間形成的型腔就是磨料介質(zhì)所通過的流道，磨料介質(zhì)在磨粒流拋光設(shè)備的作用下以一定壓力循環(huán)往復(fù)經(jīng)過流道，所以最終呈現(xiàn)交叉孔的兩端去除量大，而中間區(qū)域去除量相對較小的拋光結(jié)果

為解決上述問題，中國專利CN101457387A公開了《一種去除交叉孔毛刺的方法》，該方法采用電解方法去除交叉孔毛刺，具體過程包括：先清除工件交叉孔部位的鐵屑，使用電解拋光工具電極，工件接電解電源正極，工具電極接電解電源負(fù)極，在電解液存在下進(jìn)行電解清除去毛刺，電解結(jié)束后排除電解液并清洗，得到清除毛刺的工件。該方法的缺點是零件毛刺的附近也受到電解作用，且被拋光表面將失去材料原有的光澤，甚至影響到零件的尺寸精度。

作者張克華等發(fā)表的《異形內(nèi)孔曲面的磨料流均勻加工方法研究》，提出了通過設(shè)置相似模芯結(jié)構(gòu)以改善剪切應(yīng)力分布的狀態(tài)，從而實現(xiàn)均勻化加工異形曲面的方法，該方法增加相似模芯結(jié)構(gòu)僅僅是使得零件相同截面的材料去除幾乎均勻，但在零件的入口和出口處存在“過拋”問題，從零件整體上來看并未實現(xiàn)等余量均勻化拋光，這對某些表面質(zhì)量一致性要求較高的零件來說不滿足其使用要求。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計一種既能使零件相同截面的材料去除率均勻，又能解決在零件的入口和出口處存在“過拋”問題的交叉孔工件內(nèi)壁磨粒流均勻拋光模具及其模芯的計算方法。