超声纵扭-低频扭转复合振动攻丝实验

针对钛合金低频扭转振动攻丝效率偏低的问题,提出了超声纵扭-低频扭转复合振动攻丝方法。进行了超声纵扭振动攻丝实验、不同切削液的复合振功攻丝实验和变参数复合振动攻丝实验,研究复合振动攻丝的工艺效果及参数变化的影响规律。实验结果表明:超声纵扭振动增强了切削液的润滑效果,降低了攻丝扭矩,与普通连续攻丝相比,M3螺纹孔的超声纵扭振动攻丝可降低攻丝扭矩约18%;在所选参数范围内,与低频扭转振动攻丝相比,复合振动攻丝最大可降低攻丝扭矩约30%;复合振动攻丝降低攻丝扭矩的效果,随净切削量、主轴转速的增大和回退量的减小而降低。

基于PLC和伺服控制的内螺纹自动攻丝工作站设计

螺纹攻丝是制造业中重要的一项加工工艺,内螺纹加工通常采用丝锥切削的加工成型方法,螺纹切削的质量关系到螺纹连接的紧固性。为保证攻丝质量以及提高生产的效率,通过对两个伺服驱动器电子齿轮比的匹配计算,驱动两个伺服电机,从而达到旋转与进给作业的协同动作。针对内螺纹切削提出快速进给、旋转进刀、旋转退刀、快速返回4个阶段作业工序,并利用PLC和触摸屏设计工作站的控制系统,系统可快速切换不同牙距的刀具,有效提高工作站的加工范围及工作效率,采用转矩电流实时监控和提取区间最大值的方法,实现攻丝异常的报警,确保设备安全和攻丝质量、有效延长刀具寿命。通过追加平移模组作为上下料机械手,构成上料、攻牙、除屑、螺纹质量检测与分拣4个工作环节的工作站。该工作站实现了攻丝的全自动化、智能化,在效率的提升的同时,也减少了人力成本的投入,确保出厂零件螺纹的质量。

不锈钢端板攻丝高强度螺栓连接抗拉承载力分析

下文对新型不锈钢端板攻丝连接与传统高强度螺栓连接抗拉受力性能进行试验对比,并对不锈钢端板攻丝连接进行有限元分析,研究其破坏形态、受力机理和极限承载能力。分析结果表明:随着攻丝端板板厚的增加,连接件破坏形态由攻丝端板破坏转向螺栓第一排螺纹处拉断破坏,揭示了新型不锈钢端板攻丝连接形式的破坏机理,且攻丝连接件极限承载力达到了传统连接理论值,表明连接件的可靠。

冲压和钣金箱壳类产品自动多维立体攻丝工装设计

为了提高某打印机箱体攻丝工艺生产效率,减少设备和人员投入,降低加工成本,确立实现产品五面一起同时攻丝的方案,然后通过分析钣金行业箱壳类产品攻丝工艺现状,摒弃落后工艺和相关攻丝设备,采用先进挤压攻丝方法并提出新型的从下往上的单伺服电机攻丝机械结构,设计出一款自动立体攻丝工装。该工装由攻丝夹具和攻丝设备组成,攻丝设备是主体不变设备,攻丝夹具可根据产品不同设计成不同夹具,其中夹具一般由定位单元、夹紧机构、攻丝杆部件、万向联轴器、油路、气路等组成;攻丝设备为单伺服多轴攻丝机,由伺服控制系统、齿轮传动箱、机架、循环润滑冷却系统等组成。夹具安装在攻丝设备上,由触摸屏设定参数并通过PLC控制,单伺服大功率电机带动齿轮箱传动机构上的五十个从动转向轴,使与其连接的各类攻丝杆一起从各方位同向前进和后退,一次实现多维立体攻丝,极大节省人力,提高效率,减少设备投入,不仅提高加工速度,而且具有稳定可靠的质量,还可进一步实现连线自动化生产。

工艺参数对6082-T6/AlSi10MnMg异种铝合金热融自攻丝接头成形性的影响

为探究工艺参数对6082-T6/AlSi10MnMg真空压铸铝合金热融自攻丝接头成形性的影响,采用正交试验法,将穿孔转速、进给速度和拧紧扭矩作为试验变量,通过极差分析研究了工艺参数对最小衬套高度和平均螺牙深度的影响规律。在正交试验结果的基础上,建立了参数值与被测指标的响应面模型,研究了各参数对成形质量影响的显著性。对最优工艺参数组合的接头进行了强度测试。结果表明,穿孔转速和进给速度对最小衬套高度影响显著,但二者的交互作用对最小衬套高度影响较小。平均螺牙深度主要受拧紧扭矩的影响,穿孔转速和进给速度对平均螺牙深度的影响较弱。在拉拔和拉剪工况下,工艺参数对接头强度有较大影响,参数优化后接头强度分别提高了9.48%和8.64%,剪切工况下接头强度变化较小。

端板攻丝高强度螺栓连接受力性能试验研究

对10.9S级M16、M20高强度螺栓和Q345B端板攻丝连接与传统高强度螺栓连接受力性能进行试验对比,研究了其在单向受拉、单向受剪以及拉-剪复合受力状态下的破坏形态、受力机理和极限承载能力。试验结果表明:单向受拉时,极限承载能力和变形与传统连接方式基本一致;单向受剪时,即使是厚径比为0.8的M20螺栓,仍可实现栓杆剪断,而端板攻丝孔内牙体无明显变形破坏且攻丝连接件形式早期滑移量明显较小;拉-剪复合受力时,随着拉剪比从0.58增大到1.73,破坏形态由剪切破坏转变为受拉破坏。因此,为确保端板攻丝牙体无明显破坏,应考虑螺栓与板厚的合理设计,建议M20螺栓在单向受拉和拉-剪复合受力时厚径比不小于0.9d,3种受力状态下高强度螺栓端板攻丝连接方式的承载力与传统连接方式基本一致。试验结果分析可为工程设计提供参考依据。

一种移动式端面钻孔攻丝机的研制

自动化设备生产需要加工很多螺孔用于连接安装板,加工较长安装板的螺孔多选用立式加工中心垂直装夹,由于零件伸的太高造成装夹刚性太差;而采用卧式加工中心,设备昂贵成本太高。本文研制一款简易的端面钻孔攻丝装置,设计可移动式的工作台以降低设备占地空间,设计快速钻孔装置以提高钻孔攻丝的便捷性,增加一组工作台调节装置以扩大加工行程,改装一套攻丝系统以实现钻孔与自动攻丝功能,加装数显装置以提高孔坐标位置的精度,经过样机试制与切削实验,解决了较长安装板螺孔加工工艺问题,节约了生产成本。

手动攻丝垂直度方案探讨

攻丝在机械加工中属于常见加工特征,根据加工工况条件可采取机攻或手动两种方式。手动攻丝时,如何保持攻丝的垂直度至关重要,毛坯孔、弧面孔、干涉孔等加工时,丝锥无法保持攻丝的垂直度,且无法使用角度尺进行测量。针对手动攻丝垂直度无法保持及测量困难的问题,该文给出了三种手动攻丝保持垂直度的设计方案,通过对比三种方案的加工性能及操作流程发现,手工攻丝必须仔细检查和校正丝锥的位置,以保证丝锥与工件的螺纹基面垂直。通过实际加工验证了三种方案的可实施性,为手动攻丝保持垂直度的加工提供借鉴。

不同结构丝锥攻丝特性研究

分析了４种不同结构丝锥的攻丝特点，对不同结构丝锥在普通材料上攻丝时，攻丝扭矩的变化规律作了研究。提出了在钛合金Ｔｃ４上攻丝时适用的丝锥结构。试验观察了不同结构丝锥用普通攻丝和振动攻丝的切屑形态，同时还提出了针对不同材料和不同加工精度，选择丝锥结构和攻丝工艺方法的依据。

新型振动攻丝机及其应用

采用伺服电机建立了一套新型的低频振动攻丝系统,采用速度环和脉冲跟随控制实现了具有公转的扭转振动,并对2种控制方式进行了比较。振动攻丝试验证明,该系统不仅能降低攻丝扭矩,而且能提高螺纹的加工质量,是一种通用、高效的系统。

钛合金超声椭圆—低频扭转复合振动攻丝实验研究

为提高TC4钛合金小螺纹孔的攻丝效率,通过研制双弯复合超声椭圆振动换能器并进行超声椭圆—低频扭转复合振动攻丝实验,探讨了超声椭圆振动攻丝的特点以及低频扭转振动参数对复合振动攻丝的影响。实验结果表明,与低频扭转振动攻丝相比,复合振动攻丝在所选参数范围内能够降低约16%的攻丝扭矩,且在保持攻丝扭矩基本不变的前提下加工效率提高约1倍;低频扭转振动的净切削量越小,回退量越大,主轴转速越低,复合振动攻丝中超声椭圆振动发挥的作用越明显。

不锈钢螺栓端板攻丝连接受力性能试验研究

对304D不锈钢螺栓和QN1701端板攻丝连接与传统不锈钢螺栓连接的受力性能进行对比试验,研究单向受拉、单向受剪以及拉-剪复合受力状态下连接的破坏形态、受力机理和极限承载能力。试验结果表明:单向受拉时,不锈钢螺栓端板攻丝连接的极限承载力和变形与传统连接方式基本一致,但为避免发生垫片引起的连接失效,连接件开孔不应过大,且不应使用空腔墩头螺栓;单向受剪时,即使最小厚径比为0.67时,仍能满足栓杆剪断而攻丝板牙体无明显变形的破坏形态要求,考虑到试件表面未经处理,摩擦力失效快,不适用于摩擦型连接设计;拉-剪复合受力时,攻丝端板连接形式早期滑移量明显较小,极限承载力略有降低。为此,在确保牙体无明显破坏时,3种受力状态下不锈钢螺栓端板攻丝连接在承载力方面与传统连接方式基本一致,可参考现行规范进行设计;同时在受剪和拉-剪复合受力状态时,端板攻丝连接的早期滑移量明显偏小,更适用于实际工程。

难加工材料的低频振动攻丝研究

针对航空难加工材料的攻丝难题 ,在分析振动与普通攻丝切屑形成过程的基础上 ,应用动力学、弹塑性和冲击理论系统地研究了振动攻丝降低扭矩的机理。试验表明 :振动攻丝具有刚性化、抑制表面回弹和冲击等作用 ,不仅可以大幅度降低攻丝扭矩 。

预开孔对钢铝热熔自攻丝接头力学性能的影响

热熔自攻丝技术(Flow Drill Screw,FDS)作为混合材料车身中单边连接的主要连接方式,在上层板材预开孔是其常用的辅助连接方法。以HC340/590DP高强钢和6063-T6挤压铝合金为研究对象,通过剪切拉伸实验,研究了上层板材厚度及预制孔尺寸对接头剪切强度及失效模式的影响。结果表明,当上层钢板厚度为0.8 mm,预制孔直径为5.5 mm时,FDS接头剪切峰值载荷及吸能能力大大降低。当预制孔直径小于5.5 mm时,相同预制孔直径下FDS接头吸收能量能力随上层板厚度增大呈减小趋势。此外,上层钢板厚度与预制孔直径之比f影响FDS接头失效模式及力学性能,当f大于0.27时,FDS接头失效模式为螺钉断裂,剪切峰值载荷基本不变;当f小于0.27时,FDS接头失效模式为上板撕裂,剪切峰值载荷随f增大而增大。

TC4自锁螺母小直径螺纹攻丝过程有限元模型的建立及验证

针对钛合金自锁螺母小直径内螺纹加工容易出现刀具磨损、排屑较难等问题,在直槽和螺尖2种丝锥SolidWorks软件建模基础上,基于ABAQUS软件建立了钛合金TC4攻丝过程有限元仿真模型。考虑到攻丝过程有限元仿真网格数量过大,采用工件局部模型。当工件高度略大于一个螺距P时,对工件圆心角分别为90°、15°和1.5°的攻丝过程有限元仿真进行了对比,结果表明,工件圆心角为15°时的仿真牙型精度高,能避免工件出现缺陷现象。对实际攻丝获得的切屑形态及内螺纹区域金相分析,验证了有限元仿真模型的有效性。通过仿真获得的内螺纹区域应力应变、主切削力(切向分力)和扭矩解释了内螺纹牙底容易出现不连续及过切缺陷的原因。

一种机器人自动攻丝系统的设计与分析

针对传统攻丝存在孔分布跨度大、分布复杂时攻丝繁琐的问题,设计了一种以六自由度KUKA机器人为基础、结合快换末端执行器以及可自适应薄板大小的工作台的自动攻丝系统,对该系统进行了结构设计,并基于SolidWorks软件对其进行了三维建模。运用有限元分析软件ANSYSWorkbench对夹具工件系统进行了攻丝过程静力分析,获得了工件应力变形分布规律;对工作台结构与末端执行器结构进行模态分析,获得了模态振型图及前六阶固有频率,验证了设计的合理性与有效性。

单面攻丝高强螺栓抗剪连接承载性能试验研究

本文针对高强螺栓单面攻丝抗剪连接的承载性能开展了试验研究,分别测得了单个螺栓在摩擦阶段的极限抗剪承载力和在承压阶段的极限抗剪承载力。试验结果表明:攻丝型高强螺栓连接按承压型高强螺栓受剪来设计时,试验测得的螺栓极限抗剪承载力平均值较计算得到的螺栓极限抗剪承载力均有较大的安全储备,可以满足承压型高强螺栓的设计要求;但按摩擦型高强螺栓受剪来设计时,试验得到的螺栓抗剪承载力平均值较按规范计算的抗剪承载力富余量较少,并且试验得到的板件间相对滑移比较大,不能满足摩擦型高强螺栓抗剪时的正常使用极限状态要求。

基于虚拟现实技术的气动式多轴数控攻丝机虚拟仿真教学系统开发

随着虚拟现实技术的成熟,人们开始认识到基于虚拟现实技术的虚拟平台在教育领域的应用价值,结合高校虚拟仿真实验教学资源开发现状,借助3ds Max、Solidworks等软件建模,然后将模型导入科明365快速开发平台开发出新型气动式多轴数控攻丝机虚拟仿真教学系统。系统通过虚拟现实技术将新型气动式多轴数控攻丝机“真实”地呈现在学生面前,使学生能够深入理解数控攻丝机的内涵。让学生不受时间与场地的约束,对数控攻丝机的结构进行拆分与学习,加深学生对数控攻丝机理论知识的理解及实验过程中安全意识的建立,将基础知识教育与综合能力培养,理论与实践相结合,助力培养高质量创新应用型人才。

新型现场手动钻孔攻丝维修工具的设计

为了有效解决在维修现场没有电源或者使用电动工具无法钻孔、攻丝的技术难题。根据多年现场施工维修的经验,设计一种新型现场手动钻孔攻丝维修工具,具有便于携带、适用材料范围广、钻孔攻丝省力、钻孔攻丝直径范围广等特点。通过使用效果验证,该套维修工具可在现场没有电源或使用电动工具的条件下,解决钻孔、攻丝的技术难题,可以在相应的维修使用条件下大范围推广使用。

难加工材料小孔振动攻丝试验研究

针对难加工材料小孔攻丝难题,对振动攻丝方法进行了理论分析.由于振动攻丝时丝锥对工件材料的冲击及出现了应力波,使切削区的微裂纹萌生并扩展,塑性变形显著减小,攻丝扭矩大大降低,同时大大提高了系统刚度.试验结果表明:振动攻丝时,只要振幅选择合理,攻丝扭矩随频率的增加而减小,随净切削时间比的增加而增大,且净切削时间比对攻丝扭矩的影响最显著;振动攻丝所得齿形平直、完整、规则,精度好.振动攻丝可以很好地解决钛合金及高温合金等难加工材料小孔攻丝工艺难题.