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首页 镗床变速箱壳体机械加工工艺设计

镗床变速箱壳体机械加工工艺设计.doc

镗床变速箱壳体机械加工工艺设计

Kent建荣
2017-09-30 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《镗床变速箱壳体机械加工工艺设计doc》,可适用于综合领域

镗床变速箱壳体机械加工工艺设计江苏大学本科毕业论文镗床变速箱壳体机械加工工艺设计摘要合理的机械加工工艺是实现产品设计保证产品质量节约能源降低消耗的重要手段也是企业进行生产准备计划调度加工操作安全生产技术检测和健全劳动组织的重要依据。虽然对于某个具体零件可采用几种不同的工艺方案进行加工这些方案都可以加工出来合格的零件但从生产效率和经济效益来看其中只有一种或几种方案比较合理且切实可行。因此根据零件的特点、具体要求、经济效益和加工条件等拟订较为合理的工艺过程完成所要加工的部件。关键词:机械加工工艺方案工艺过程本科毕业论文BoringtransmissioncasemachiningprocessdesignAbstractReasonablemachiningprocessistoachieveproductdesign,ensureproductquality,Energyconservation,animportantmeanstoreduceconsumptionbutalsoenterprisesintheproductionpreparation,planningandscheduling,processingoperations,safety,technicaltestingandanimportantbasisforsoundlabororganizationAlthoughaspecificpart,theprocesscanbeusedseveraldifferentprogramsforprocessing,theseoptionsarepassingoutofthepartscanbeprocessed,buttheproductionefficiencyandcosteffectiveness,ofwhichonlyoneorafewmorereasonableandpracticalsolutionfeasibleThus,accordingtothecharacteristicsofparts,andspecificrequirements,costandprocessingconditions,developamorerationalprocess,tocompletetheprocessingofpartsKeywords:Machini经过若干个工序逐步切除余量提高加工精度而最后才达到图纸设计要求的。确定切屑用量计算在切削加工时根据不同的工件材料、刀具材料和其他技术经济要求来选择适宜的切削用量。切削用量的大小反映了单位时间内金属切除量的多少它是衡量生产率的重要参数之一。正确的选择切削用量对保证零件的加工精度、提高生产率、降低刀具的损耗以及降低工艺成本都有很大的意义。在单件小批生产中为了简化工艺文件常不具体规定切削用量而是由操作工人根据具体情况自己确定。在大批大量生产中对组合机床和自动机床、多刀加工以及加工精度本科毕业论文和表面质量要求很高的工序则应科学地、严格地选择切削用量并填入工艺文件切实执行以便充分发挥这些高生产率设备的潜力和高精度机床的作用。粗铣A面及其对面)加工条件工件材料:zl,σb=GPaHB=~,铸造。加工要求:按线校正粗铣A面及其对面。机床:X立式铣床。刀具:WCrV硬质合金钢端铣刀,牌号YG。铣削宽度a<=,深度a<=,ep齿数z=,故据《切削用量简明手册》(后简称《切削手册》)取刀具直径do=mm。选择刀具前角γo,后角αo,副后角α’=刀齿斜角λs=,,主刃Kr=,过渡刃Krε=,副刃Kr’=过渡刃宽bε=mm。)切削用量a铣削深度因为切削量较小故可以选择a=mm。pb每齿进给量机床功率为kw。查《切削手册》f=~mmz。由于是对称铣选较小量f=mmz。查后刀面最大磨损命查《机械切削用量手册》表寿命T=min计算切削速度按《机械切削用量手册》表V=mminn=rmin详见附录B表。按线校正粗铣安装面B)加工条件工件材料:zl,σb=GPaHB=~,铸造。加工要求:按线校正粗铣A面及其对面。机床:X立式铣床。刀具:WCrV硬质合金钢端铣刀,牌号YG。铣削宽度a<=,深度a<=,ep齿数z=,故据《切削用量简明手册》(后简称《切削手册》)取刀具直径do=mm。本科毕业论文选择刀具前角γo,后角αo,副后角α’=刀齿斜角λs=,,o主刃Kr=,过渡刃Krε=,副刃Kr’=过渡刃宽bε=mm。)切削用量a铣削深度因为切削量较小故可以选择a=mm。pb每齿进给量。查《切削手册》f=~mmz。由于是对称铣选较机床功率为kw小量f=mmz。查后刀面最大磨损命查《机械切削用量手册》表寿命T=min计算切削速度按《机械切削用量手册》表V=mminn=rmin详见附录B表。以A面()、B面()为定位基准按线校正粗镗三孔及扇形缺孔圆孔)加工条件工件材料:zl,σb=GPaHB=~,铸造。加工要求:上角铁夹具以A面()、B面()为定位基准按线校正粗镗三孔及Rmm扇形缺孔圆孔。机床:T。刀具:硬质合金镗刀。根据《切削用量简明手册》(后简称《切削手册》)。选择刀具前角γo,后角αo,,主偏角Kr=,副偏角Kr=)切削用量a铣削深度因为切削量较小故可以选择a=mm。pb每齿进给量机床功率为kw。查《切削手册》f=~mmz。由于是对称铣选较小量f=mmz。c查后刀面最大磨损及寿命查《机械切削用量手册》表寿命T=mind计算切削速度,按《机械切削用量手册》表可知:本科毕业论文V=mminn=rmin详见附录B表。精铣A面及对面加工条件工件材料:zl,σb=GPaHB=~,铸造。加工要求:精铣A面及对面。机床:X。刀具:WCrV硬质合金钢端铣刀,牌号YG。铣削宽度a<=,深度a<=,ep齿数z=,故据《切削用量简明手册》(后简称《切削手册》)取刀具直径do=mm。选择刀具前角γo,后角αo,副后角α’=刀齿斜角λs=,,,过渡刃Krε=,副刃Kr’=过渡刃宽bε=mm主刃Kr=)切削用量a铣削深度因为切削量较小故可以选择a=mm。pb每齿进给量机床功率为kw。查《切削手册》f=~mmz。由于是对称铣选较小量f=mmz。c查后刀面最大磨损及寿命查《机械切削用量手册》表寿命T=mind计算切削速度按《机械切削用量手册》表V=mminn=rmin详见附录B表。精铣安装面B加工条件工件材料:zl,σb=GPaHB=~,铸造。加工要求:精铣安装面B。机床:X。刀具:WCrV硬质合金钢端铣刀,牌号YG。铣削宽度a<=,深度a<=,ep齿数z=,故据《切削用量简明手册》(后简称《切削手册》)取刀具直径do=mm。选择刀具前角γo,后角αo,副后角α’=刀齿斜角λs=,,主刃Kr=,过渡刃Krε=,副刃Kr’=过渡刃宽bε=mm。本科毕业论文)切削用量a铣削深度因为切削量较小故可以选择a=mm。pb每齿进给量机床功率为kw。查《切削手册》f=~mmz。由于是对称铣选较小量f=mmz。c查后刀面最大磨损及寿命查《机械切削用量手册》表寿命T=mind计算切削速度按《机械切削用量手册》表V=mminn=rmin详见附录B表。钻壳体端盖螺钉孔及B面安装孔)选择钻床及钻头选择Z钻床选择高速钢麻花钻钻头钻头采用双头刃磨法。)选择切削用量a决定进给量由do=mm,查表得按钻头f=,mmr按机床强度查表选择f=,mmr最终决定选择机床已有的进给量f=mmrb耐用度,查表可知:T=s=minc切削速度查表可知:n=rmin取n=rmin)计算工时ltm,,,minnf由于工步所用工时很短所以使得切削用量一致以减少辅助时间。扩铰和本科毕业论文精铰的切削用量如下:扩钻:选高速钢扩孔钻n=rminf=,mmrltm,,,minnf铰孔:选高速钢铰刀n=rminf=,mmrltm,,,minnf精铰:选高速钢铰刀n=rminf=,mmrltm,,,minnfTm=mintmtmtmtm,详见附录B表。上镗模半精镗三对孔及Rmm扇形缺圆孔)加工条件工件材料:zl,σb=GPaHB=~,铸造。加工要求:上镗模半精镗三对孔及Rmm扇形缺圆孔。机床:T。刀具:硬质合金车刀。根据《切削用量简明手册》(后简称《切削手册》)。选择刀具前角γo,后角αo,,主偏角Kr=,副偏角Kr=)切削用量a铣削深度因为切削量较小故可以选择a=mm。pb进给量机床功率为kw。查《切削手册》f=~mmz。选较小量f=mm查后刀面最大磨损及寿命。查《切削手册》表寿命T=minc计算切削速度和主轴转速按《切削手册》表查得V,mminfn=rmin详见附录B表。本科毕业论文上镗模装夹精镗三孔达图样要求)加工条件工件材料:zl,σb=GPaHB=~,铸造。加工要求:上镗模装夹精镗三孔达图样要求。机床:T。刀具:硬质合金车刀。根据《切削用量简明手册》后角αo,,主偏角Kr=,副偏角Kr=)切削用量a铣削深度因为切削量较小故可以选择a=mm。p进给量b机床功率为kw。查《切削手册》f=,mmz。选较小量f=mm查后刀面最大磨损及寿命查《切削手册》表寿命T=minc计算切削速度和主轴转速按《切削手册》表查得V,mminfn=rmin详见附录B表。填写工艺文件零件的机械加工工艺规程制定好以后必须将上述各项内容填写在工艺卡片上以便遵照执行。工艺文件的形式有很多种在我国各机械制造厂中使用的工艺文件内容也不尽一致但其基本内容是相同的。为了加强科学管理和便于交流原电子工业部制定了指导性技术文件《工艺规程格式》。对各项工艺文件的格式作了规定要求各厂按统一规定的格式写。下面是工艺过程见表本科毕业论文工序号工序内容工序名称划三孔及Rcm扇形缺圆孔划线详见附录B表线粗铣A面及对面留mm余粗铣详见附录B表量以A面定位按线校正粗粗铣详见附录B表铣安装面B,留余量mm上角铁夹具以A面()、B面()为定位基准按线校粗镗详见附录B表正粗镗三孔及Rmm扇形缺孔圆孔精铣A面及另一端精铣详见附录B表精铣安装面B留刮研余量精铣详见附录B表mm钻壳体端盖螺钉孔钻B面钻详见附录B表安装孔半精镗孔镗详见附录B表精镗孔镗详见附录B表表零件工序图本科毕业论文结论经过三个月的时间在老师的指导和自己的努力下我的毕业计设最终的完成。通过这次完整的毕业设计我们系统的回顾和复习了三年所学的相关专业知识在综合运用这些知识的过程中加强了我们对其真正的理解同时也深刻体会到学习的重要性并领会到设计也是一种学习方式。在设计过程中我们综合运用了系统的设计方法且应用熟悉相关资料(包括手册、标准和规范等)以及进行经验估算等方面有了一定程度的提高深刻的感受到计算机和工具及手册在设计中带来的便利和帮助。在此之中让我也体会到了团队精神的重要性。通过组员彼此间的交流让我们不仅解决了自身问题还可以提早了解后续相关工作中的问题这样可以提前做好预防及提前了解相关解决此类问题的知识与方案这样大大节省了时间提高了工作效率并且还增加了我们对知识的了解。作为工作前在学校对我们三年学习一次总结这次毕业设计使我们在基本的理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力为以后的工作打下了较好的基础。本科毕业论文致谢这次毕业设计能够顺利完成在这里首先感谢我的导师感谢他的细心指导和“督促”。记得从论文选题到搜集资料从开题报告、写初稿后被你说的样子到反复修改期间经历了喜悦、聒噪、痛苦和彷徨在写作论文的过程中心情是如此复杂。其实对于此类设计我还是比较陌生的正是由于沈老师不断地提醒、不断地指导和不断地纠正其中的错误我才能完成对于我而言比较艰巨的任务。如今伴随着这篇毕业论文的最终成稿复杂的心情烟消云散自己甚至还有一点成就感。其中除了沈响老师的专业水平外他治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样并将积极影响我今后的学习和工作。还有就是在写毕业设计过程中帮我解决一系列的问题的同学们非常谢谢你们确实团队的力量是强大的谢谢你们。本科毕业论文参考文献杜君文机械制造技术装备及设计天津天津大学出版社年月刘治平机电传动控制天津天津大学出版社年月徐俭快速成型技术的应用研究年月徐人平舒晓楠王坤茜论快速成型与技术创新昆明理工大学云南昆明楚振斌楚鹰钟小欢,特种增材加工二十一世纪的制造方法,第八届全国电加工学术年会论文集陈日曜金属切削原理第版机械工业出版社年余光国马俊张光发,机床夹具设计重庆大学出版社年成大先,机械设计手册第三版化学工业出版社年王启平,机械制造工艺学第版哈尔滨工业大学出版社年江学仁,美国车用柴油机变速器壳体加工工艺:拖拉机与农用运输车年本科毕业论文附录A翻译ChapterToolingforcompositefabricationisamajorupfrontnonrecurringcostItisnotunusualforalargebondtooltocostasmuchas$,$,Unfortunately,ifthetoolingisnotdesignedandfabricatedcorrectly,itcanbecomearecurringtheworstscenario,replacementThischapterwilloversomeofthebasicsofbondtoolsforcomposites,primarilyforautoclavecuringAsothercompositemanufacturingprocessesareintroducedinlaterchapters,additionaltoolinginformationspecifictothatprocesswillbediscussed,particularlyinChapter,sincethefabricationofunitizedstructureistoolingintensiveToolingforcompositestructuresisacomplexdisciplineinitsownright,largelybuiltonyearsofexperienceItshouldbepointedoutthatthereisnosinglecorrectwaytotoolapartThereareusuallyseveraldifferentapproachesthatwillworkwiththefinaldecisionbasedlargelyonexperienceofwhathasworkedinthepastandwhatdidnotworkThepurposeofthebondtoolistotransfertheautoclaveheatandpressureduringcure,toyieldadimensionallyaccuratepartandthereareanumberofalternativesthatwillusuallyworkAlthoughthischapterservesasanintroductiontotooling,theinterestedreaderisreferredtoRefforamuchmorecomprehensivecoverageAshorterreviewofsomeofthekeyprinciplesofRefcanbefoundinRefsRefsandalsocontainusefulsectionsoncompositecuretoolingGeneralConsiderationsTherearemanyrequirementsatooldesignermustconsiderbeforeselectingatoolingmaterialandfabricationprocessforagivenapplicationSomeoftheserequirementsarelistedinFighowever,thenumberofpartstobemadeonthetooandthepartconfigurationareoftentheoverridingfactorsintheselectionprocessItwouldnotmakegoodeconomicsensetobuildaninexpensiveprototypetoolthatwouldonlylastforseveralpartswhentheapplicationcallsforalongproductionrun,orviceversaPartconfigurationorcomplexitywillalsodrivethetoolingdecisionprocessForexample,whileweldedsteeltoolsareoftenusedforlargewingskins,itwouldnotbecosteffectivetousesteelforahighlycontouredfuselagesectionduetothehighfabricationcostandcomplexityOneofthefirstchoicesthatmustbemadeiswhichsideofthepartshouldbe本科毕业论文tooled,ie,theinsideoroutsidesurfaceasshowninFigToolingaskintoprovidestheopportunitytoproduceapartwithanextremelysmoothoutsidesurfacefinishHowever,ifthepartisgoingtobeassembledtosubstructure,forexample,withmechanicalfasteners,toolingtotheinsideorinnermoldline(IML)surfacewillprovidebetteratwithfewergapsandlessshimmingrequiredAnexampleisthewingskinshowninFig,whichwastooledtotheIMLsurfacetoensurethebestpossiblefittothesubstructureduringassemblyAcaulplateisusedonthebagsideduringcuretoprovideanacceptableOMLaerodynamicsurfacefinishAsshowninFig,thispartcontainsseverethicknesstransitionsontheIMLsurfaceIfthepartwereofconstantthicknessorcontainedlittlethicknessvariation,itmighthavethenmademoresensetotoolittotheOMLsurfaceEaseofpartfabricationisanotherinFig,itwouldcertainlybeeasiertocollateorlayupthepliesonthemaletoolshownthandowninsidethecavityofafemaletoolSelectionofthematerialusedtomakethetoolisanotherimportantconsiderationSeveralofthekeypropertiesofvarioustoolingmaterialsaregiveninTableNormally,reinforcedpolymerscanbeusedforlowtointermediatetemperatures,metalsforlowtohightemperatures,andmonolithicgraphiteorceramicsforveryhighgenerallybeenmadeofeithersteeloraluminumElectroformednickelbecamepopularintheearlysfollowedbytheintroductionofcarbonepoxyandcarbonbismaleimidecompositetoolsinthemidsFinally,intheearlys,aseriesoflowexpansionironnickelalloyswasintroductedunderthetradenamesInvarandNiloSteelhastheattributesofbeingafairlycheapmaterialwithexceptionaldurabilityItisteadilycastableandweldableIthasbeenknowntowithstandoverautoclaveCUIEcyclesandstillbecapableofmakinggoodpartsHowever,steedisheavy,hasahighercoefficientofthermalexpansion(CTE)thanthecarbonjepoxypartsusuallybuiltonit,andforlargemassivetoolingitcanexperienceslowheatupratesinanautoclavePartOutsideWhenasteeltoolfailsinservice,itusuallybeduetoacrackedweldmentSurfaceAluminum,ontheotherhand,ismuchlighterandhasamuchhighercoefficientofthermalconductivityItisdomucheasiertomachinethansteelbutismoredifficulttoproducepressuretightcastingsandweldmentThetwobiggestdrawbacksofaluminumare:beingasoftmaterial,itisrathersusceptibletoscratches,nicksanddents,andithasaveryhighcoefficientofthermalexpansionAluminumtoolsarequitefrequentlyhardanodizedtoimprovethedurabilityHardanodizecoatingsdotendtospallandflakeoffasthealuminumtemperagesduringmultiplethermalcycles本科毕业论文Duetoitslightweightandeaseofmachinability,aluminumisoftenusedforwhatarecalled"formblock"toolAsshowninFig,anumberofaluminumformblocktoolscanbeplacedonalargeflataluminumprojectplate,thentheplatewithallthepartsiscoveredwithasinglevacuumbagforcure,aconsiderablecostsavingscomparedtobaggingeachindividualpartAnotherapplicationforaluminumtoolsismatcheddietooling,whereallsurfacearetooled,asshownforthesparinFigElectroformednickelkeelhastheadvantagesthatitcanbemadeintocomplexcontoursanddoesnotrequireathickfaceplateWhenbackedwithanopentubulartypesubstructure,thistypeoftoolexperiencesexcellentheatuprateinanautoclaveHowever,tomakeanelectroformednickeltoolrequiresthatamandrelbefabricatedtotheexactcontourofthefinaltoolCarbonepoxyorglassepoxytools(Fig)alsorequireamasterormandrelforlayup,duringtoolfabricationAdistinctadvantageofcarbonepoxytoolsisthattheirCTEcanbetailoredtomatchthatofthecarbonepoxypartstheybuildInaddition,compositetoolsarerelativelylightandexhibitgoodheatupratesduringautoclavecuring,andasinglemastercanbeusedtofabricateduplicatetoolsOnthedownside,therehasbeenalotofnegativeexperiencewithcompositetoolsisthataresubjecttoFautoclavecurecyclesThematrixhasatendencytocrackand,withrepeatedthermalcycles,developleaksAnotherconsiderationwhenspecifyingcompositetoolsisthatthesurfaceissomewhatsoftandeasilyscratchedIfpliesarecutdirectlyonthetool,itisnecessarytoplaceametalshimbetweentheplyandthetooltopreventscouringofthetoolsurfaceIngeneral,thisisabadpracticesinceitincreasesthechanceoftheshimbeingleftinthelayupthroughcure,thusproducingapossiblerepairorscrapconditionAnadditionalconsiderationisthatcompositetoolswillabsorbmoistureifnotincontinualuseItmaybenecessarytoslowlydrytoolsinanovenafterprolongedstoragetoallowthemoisturetodiffuseoutAmoisturesaturatedtoolplaceddirectlyinanautoclaveandheatedtFcouldveryeasilydeveopblistersandinternaldelaminationsduetotheabsorbedmoistureInvarandtheNiloseriesofalloyswereintroducedintheearlyStheanswerforcompositetoolingBeinglowexpansionalloys,theyverycloselymatchtheCTEofthecarbonepoxypartsTheirbiggestdisadvantagesarecostandslowheatupratesThematerialitselfisexpensiveanditismoredifficulttoworkwiththanevensteelItcanbecast,machinedandweldedItisusedforpremiumtoolingapplicationssuchas本科毕业论文thewingskinshowninFigThermalManagementSincemanycommontoolingmaterials,suchasaluminumandsteel,expandatgreaterratesthanthecarbonepoxypartbeingcureonthem,ItisnecessarytocorrecttheirsizeorcompensateforthedifferencesinthermalexpansionAsthetoolheatsupduringcure,itgrowsorexpandsmorethanthecompositelaminateDuringcooldown,thetoolcontractsmorethanthecuredlaminateIfnothandledcorrecty,bothoftheseconditoioncancauseproblemsrangingfromincorrectpartsuetocrackedanddamagealaminatesThermalexpansionisnormallyfundiedbyshrinkingtoolattemperatureusingthecalculationmethodshowninFigForexample,analuminumtoolproducingapartinchesinlengthmightactuallybemadeasincheslong,assumingitwillbecuredatFAnothercorrectionrequiredfortoolingofpartswithgeometriccomplexityinspringinwhensheetmetalisformedatroomtemperature,itnormallyspringbackoropensupafterformingInordertocorrectthespringback,sheetmetalpartsareoverformedTheoppositephenomenonoccursincompositepartsTheytendtospringinorcloseupduringthecureprocessTherefore,itisnecessarytocompensateangledpartsasshowninFigThedegreeofcompensaterequiredissomewhatdependentontheactuallayuporientationandthicknessofthelaminateAgreatdealofprogresshasbeenmadeincalculatingthedegreeofspringinusingfiniteelementanalysis,butitsillusuallyrequiressomeexperimentaldatafortheparticularmaterialsystem,cureconditions,orientationandthicknesstoestablishtooldesignguidelineAmorecomprehensiveexplanationofspringinisgiveninChapteronCuringCooldownfromcurecanalsocauseproblembecausenowthetoolshrinksorcontractsatafasterratethanthepartForatoolingmaterialwithalargeCTEsuchasaluminum,thetoolcanactuallybindthepartcausingplycrackingordelaminationsasshowninFigForskinsandotherparts,TeflonshearpinareoftenusedtopreventdamageItispossibletohardpinatoolingdetailatoneorpossiblytwolocationsonthebondtool,butthedetailmustbeallowedtofreelycontractseparatelyroomthebondtooloncoolingAnotherexampleisshowninFig,wherethedrafthasbeenincorporatedinatoolpockettoallowtheparttobepushedoutfromthepocketduringcooldownavoidingthepossibilityofplycrackingMoldedinrabbetsfordoorsandleadingand本科毕业论文trailingedgesalsorequirespecialtoolingdetails,asshowninFigUnlessthetoolisaformblocktoolthatcanbeplacedonaprojectplateThetoolgenerallyrequiresasubstructuretosupportthefaceplateAnexampleofonetypeofsubstructureisshowninFigThedesignofthesubstructureisimportant,becauseitcanaffectthegasnowtothetoolduringautoclavecuringIngeneral,themoreopenthesubstructrues,thebeaterthegasflowandthefastertheheatuprateInonestudy,threedifferenttooldesignscomparedfortheirheatupratesduringautoclaveprocessingthedesigns,showninFig,consistedofasteelfaceplateandaweldedeggcratesubstructureanNCmachinedaluminumformblocktoolplacedonanaluminumprojectplateandanelectroformednickeltoolwithanopentubularsubstructurethesteelandaluminumtoolwereusedtoproducethesamepartconfiguration,awingpanelwhereastheelectroformednickeltoolwasusedtoproduceahighlycontouredfuselagesidewallpanelcontainingconcurredhatstiffenersontheinsidesurfaceThefaceplateonthesteeltoolwasinchthinkTheweldedsteeleggcratesupportcontainedcircularcutoutstoimproveautoclavegasflowThistoolwasidentifiedastoolATheNCmachinedaluminumprojectplatetoolwasidentifiedastoolBAlthoughitisusedtomakethesameaircraftpartastoolA,thedesignconceptisentirelydifferentItconsistsofathickaluminumslabthatwasNCmachinedtomoldlinecontourononesurfaceandflatontheothersurfaceduringautoclavecure,itisplacedonastandardinchthickaluminumprojectplateNormally,anumberofthesetypesoftoolsareplacedoneachprojectplateTheelectrofromednickelbondtool,identifiedastoolC,consistedofarelativelythinelectroformnickleshellsupportedbyanopensupportstrutureRubbermandrelsandpressureintensifierwereusedatlocationsrequiringcocurehatstiffenersThenestingpositions(autoclavelocations)forthethreebatcheswerepredeterminedsimplybyrotatingthetoolpositionfoeeachbatchThesameproductionautoclavewasusedforallthreebatchesAfterthetoolswerevacuumbaggedandleakchecked,theywerenestedintheautoclavesuingthepositionsshowninFigAdditionalthermocoupleswerethenplacedabovethetoolsurfacestomeasuretheautoclavefreeairtemperatureTheautoclavewaspressurizedtobetweenandpsigforeachrunThetoolswerethenheatedthroughtypicalcurecycleprofiletoFwhilethermocoupledatawererecordedduringheatupandcooldownTheresultsofautoclavecharecterizationtestsrevealedthreesignificantfindings:Thealuminumprojectplatetool(toolB)exhibitedslowerheatupratesthan本科毕业论文eitherthesteel(toolA)orelectroformedNickeltool(toolC)ThisisshowninFigandTheshowerheatupratewasafunctionofthelargethermalmassofthealuminumtoolHowever,theheatuprateforthealuminumtoolimprovedwhenitwaslocatedatthefrontoftheautoclave,wherehighergasvelocityincreasedtheheattransferratefromtheoutoclavefreeairtothetoolTheelectroformednickeltool(toolC)exhibitedthefasterthermalresponsehowever,therubbermandrelsusedtosupportthecocuredhatscreatedlocalizedcoldspotsonthetool,duetotheirheatsinkeffectandinsulativequalitiesTheheatuprateforthetool(toolA)wasaboutthesame,irrespectiveofnestinginthefront,middleorbackoftheautoclaveApossibleexplanationisthatthethickeggcratesupportstructureactedasaflowblockerandminimizedtheeffectsofautoclavegasvelocitydifferences第四章对于复合材料来说压膜是一次性的投资。通常一台大型压膜机就要花费至美金因此如果设计和制造不好就要面临最严重的问题。本章主要讲解复合压膜模具基础以固化为主。后面的章节将会随着讲解其他压膜过程对其他的设备的压膜进行讨论特别是第八章将讲解需要较多压膜的自承载结构的制造。复合结构压膜本身就有复杂性很大程度上要基于多年的经验。应指出的是制造任何一个组件都不只有一种正确的方式。基于过去成败的经验在作出决定时通常有不止一种方式生产一个大小适当的零件通常有很多种方式可以达到目的。胶结器的功能是将其加热和加压固化。尽管本章只是介绍制造工艺感兴趣的读者可以在参考中了解更复杂的内容。参考至对参考的主要原理作出了简短回顾参考、也含有相关有效信息。主要参考因素一个压膜工作人员在针对某种用途选择材料和制造工艺的时候需要考虑很多因素。图一给出了其中的一部分然而在选择过程中最重要的还是工具需要的零件数量和零件构型。在面对长期生产时使用一个便宜而短寿命的原始压膜方式是不经济的反过来也是一样。零件构型和复杂度也会影响工具制造的决策。例如焊接钢件常用于机翼蒙皮但如果用于机身部分就会由于制造花费和复杂程度而不经济。一定要做出决定的就是零件的哪一面需要压膜也就是内表面还是外表面问题如图二所示。为蒙皮进行压膜可以提供极其光滑的表面。然而对于基础结本科毕业论文构上的零件如机械紧固件内部或者内膜线表面压膜可以减少空隙和垫片的数量。例如图三的机翼蒙皮内膜线表面压膜保证了基础结构在组装时的最佳适配。固化的过程中装上隔板可以为外膜线提供较好的空气动力性能。如图四所示内膜线的零件带有很厚的过渡件。如果这个零件薄厚均匀或少有厚度改变将会更易于压膜在外膜线的表面。图二其展示了零件制造的简单方法。在凸模上调整和罗列比在凹模的凹陷里制作要简单得多。选择压模材料是另一个主要考虑因素。表一展示了各种压模材料的主要优点。通常对于中温或较低的温度应使用加强的高分子材料对于从低至高的温度使用金属材料对于钢或铝制的超高温组件使用整块石墨或陶瓷材料。年代早期时电镀镍曾红极一时年代中期则引入了环氧碳和双马来亚醯胺碳。最后在年代初产生了一系列被称为不涨钢和镍铬低膨胀系数的低延展性的铁镍合金。钢作为较便宜的材料具有特殊长的使用寿命可以在浇注和焊接时保持稳定。它由于能承受次固化过程而仍能用来制造较好的零件而著称然而钢铁较重与在它之上的环氧碳相比热延展系数较高在固化的过程中较大的质量将会影响加热速度如果一个钢件在使用过程中损坏多是由于焊接时产生裂痕。另一方面铝材料较轻也有较高的热传导性。铝也比钢件更易加工只是难以生产气密性铸件和焊接件。铝的两大缺点是:较软易被划伤产生裂痕和凹痕。而且有着过高的热传导系数。铝制件经常被作阳极电镀以提高使用寿命。在多次加热过程中较硬的阳极电镀层容易剥落和破碎。由于它质轻且较容易生产铝经常被用于填充。如图五所示在一个倾斜的铝盘上很多铝填充材料被用一个空袋子覆盖这样的固化比覆盖每一个零件的成本相对要低得多。另一个铝压模的应用时匹配压模法如图六所示翼梁的每一个表面都被焊接。电镀镍拥有可以制成复杂外形而不需要很厚的面板的优点。当附在管状基础件上时这种模有惊人的加热速率。然而电镀镍需要在成型的外形上制作一个心轴。环氧碳或环氧玻璃模在压模过程中也需要心轴。环氧碳模独特优势是热延展性可以与它们所塑的零件相匹配。此外复合压模材料相对较轻在固化过程中有着较好的加热率在多次压模过程中可以重复使用一个心轴。缺点是复合压模材料在固化过程中最高只能承受华氏度。铸模在重复加热过程中有产生裂痕的趋势。所以特定的复合压模材料的问题在于较软而易划伤。如果铸层被划伤在层间加上垫片就成为必要以防模层收到冲刷。总之在固化过程中这会增加垫片残留的机会就必须修理划伤。本科毕业论文此外复合压模材料在长期使用过程中会吸收水汽所以即便在长期库存的情况下也应吸干压模水分使得水分饱和的铸层可以将水渗出以防在模中加热至华氏度时产生水泡或内部分层。不涨钢和镍铬低膨胀系数的低延展性的铁镍合金产生于年代初期是对复合压模的诠释。波音低延展性合金与环氧碳相近。它们最大的缺陷是成本高而且比钢更难处理。可以铸造加工和焊接。如图所示可以用来为机翼蒙皮等做高级压模。、加热鉴于很多诸如铝和钢等普通压模材料比固化在其表面的环氧碳的延展温度高调整它们的形状弥补其热延展的不同是必要的。由于在固化过程中压模会升温它们会比层压材料延展得更多。在冷却过程中模会比固化的层压材料收缩得更多。如果不能正确处理造成的问题将会不仅包括错误的零件大小还有层面的破裂或损坏。热延展性通常通过应用图九的方法在室温下使模层冷却。例如一个可以制成英寸长的零件的铝质压模在将要在华氏度的温度下固化的情况下可以做成英寸。在为几何形态特殊的零件做压模时另外一个必须的修正就是弹性展开。在室温下制作金属片正常情况下它将会弹回或在塑性后展开。为了修正弹性展开金属片零件总是压得过弯。而对于复合材料情况恰恰相反。它们在固化的过程中有弹性卷曲的倾向。因此补偿如图十所示有角的零件时修正度数要基于实际的层数和层的厚度。进过通过有限元素分析在计算弹回的度数时取得了极大的进步在设计压模过程中对于特定的材料固化条件朝向和厚度仍然需要经验数据。在第六章固化中对于弹性卷曲有更详细的解释。固化冷却也会由于模层的冷缩比零件更快而造成麻烦。对于有着较大的热延展性的压模材料如铝来说可能造成如图所示的事实上弯折层面或分层。对于蒙皮和其他零件特氟纶剪力销被用来防止这种情况发生。在连接压模时钉一两个硬销是可以的但需注意的是在冷却时必须能使连接压模与之分离。如图另一个例子是当冷却时为了避免层面断裂利用气流的充入将零件从模具中退出。如图塑入槽和前后延也需要特殊的压模条件。除非这种压模是斜盘式填充的任何压模都需要基础件如图所示。设计基础件也很重要因为它将影响固化过程中的燃气。总的来说基础部件敞口越大燃气流通越畅加热速率越快。有一项实验比较三种不同的压模在模中加热时的加热速率。如图所示本实验使用钢制面板和柳条箱基础件。数控生产铝制填充压模材料和铝制斜盘。以本科毕业论文及电镀镍压模材料和敞口管状基础件。钢和铝压模材料用来制作同样的零件构型机翼操作面板。而机身用电镀镍压模材料制成内表面有相同大小的帽形紧固件的侧面面板。钢压模材料上的面板厚度在到之间。焊接的钢制框中间有圆形的空隙以保证空气流通。这种压模在试验中被称为压模法A。数控生产铝制填充压模材料和铝制斜盘法称作压膜法B。尽管与A的目的相同设计概念却是完全不同的。它使用数控生产铝制厚板一面压制膜线一面是平面。在固化过程中放置在英寸厚的铝制斜盘上。一般多个同样的压模工具使用各自的斜盘。电镀镍连接压模称作压模法C使用相对较薄的电镀镍壳以敞口结构作支撑。在需要帽形紧固件的部位使用橡胶制的心轴和加压器。三种方式的嵌套位置(模位置)是由旋转模的材料与炉的位置决定的。相同的釜可以用于任一种炉。在压模材料通过灌气和泄漏检查后将它们编织在模上图所示。其他的热电偶放在模表面用来衡量釜中流通气体的温度。将釜冲压到至帕斯卡。之后将模的材料加热到华氏度电偶将在升温和冷却的过程中记录温度。釜性能测试结果有三个结论:铝制斜盘(压模法B)加热速率最慢。如图和所示。原因是铝制模的热容量较大。然而在加压和加热器前放置时铝制模的加热速率可以提高。这是因为高强度的空气速度加快了加压和加热器的空气导热速率。电镀镍压模法(压模法C)的热反应较快然而用来支撑加工帽的橡胶制心轴由于其吸热作用和绝缘特性在模表面形成了冷却点。压模法A的加热速率与之相近除了前方中间和后边的嵌套部分。可以认为较厚的框支撑结构阻挡而减少了釜中气体速度差造成的影响
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