微小齿轮测量技术的现状与发展

综述了微小齿轮测量技术及其测量仪器的研究现状,分析了微小齿轮高效测量领域的关键技术,并展望了将整体误差测量技术用于微小齿轮测量的可能性。

外啮合微小齿轮泵流场模拟分析与优化

为了揭示微小齿轮泵的几何参数与其工作性能之间的关系,利用Fluent动网格技术,对汽车尾气处理装置中微小齿轮泵进行二维数值模拟分析,探究顶隙、齿轮齿数等几何参数对微小齿轮泵流量和精度的影响规律。结果表明,在其他条件相同时,随着顶隙增大,平均流量逐渐变小,流量脉动率逐渐增大,顶隙由0.02 mm变化为0.3 mm时,平均流量减小约33%,流量脉动率增大约18%,精度降低;随着齿轮齿数增大,流量和流量脉动率均减小,齿轮齿数由14增大到28时,平均流量减小约54%,流量脉动率减小约95%,精度逐渐提高,齿轮齿数对流量脉动率的影响幅度明显高于对流量的影响效果。

微小齿轮测量装置的机械精度分析初探

对批量生产微小齿轮精度检测技术和仪器研究开发课题中所开发的测量仪器样机的精度进行了粗略的分析,对后续工作做出了规划。

薄板微小齿轮落料模的试制与探讨

在薄板微小齿轮落料模的试制过程中 ,分析了凸、凹模的加工方法及其间隙确定、研配等工艺方案的可实施性。采用上、下冲裁法 ,提高变形区静水压力 ,解决了冲裁中出现的齿尖塌陷、毛刺等缺陷。指出适当提高相对变形速度、提高静水压力 ,可有利于改善微小型制件的冲裁质量。

金属注射成形微小齿轮光学全齿扫描测量技术研究

金属注射成形(Metal Injection Molding,MIM)微小齿轮由于存在各向异性收缩的成形特性和微小尺寸特征,使得传统的二维小样本和极值检测方法无法体现其三维成形特点。结合MIM微小齿轮的特点,提出MIM微小齿轮光学全齿扫描测量方法。通过将测量点云网格与理论数模进行比对,获得整个微小齿轮的三维偏差;通过在测量点云网格上构建截面,实现对截面上齿廓基本尺寸、齿距偏差和齿厚偏差等的自动测量。试验证明,所提出的光学全齿扫描测量方法可以实现对MIM微小齿轮快速、高精度自动检测,并获得全齿信息,为MIM微小齿轮注射模具的主动设计和制造参数的优化提供必要依据。该测量方法同样适用于注塑齿轮、粉末冶金齿轮、锻造齿轮和金属切削齿轮,有助于推动齿轮制造业向全齿检测的方向发展,提升齿轮制造质量。

PEEK微小齿轮注射成型过程的传热分析

根据对流换热理论,通过修正对流换热系数,建立了微小齿轮注射过程的传热模型,基于熔体流动理论和两相流模型,通过对注射过程模具型腔温度场以及熔体与型腔近壁面传热过程的数值分析,表明微小齿轮注射过程中的型腔近壁面温度下降非常明显。对比各注射工艺参数对型腔近壁面温度的影响,得到影响因素的主次顺序为模具温度、熔体温度、注射速度和注射压力。分析了对流换热修正系数对型腔近壁面温度的影响,通过控制变量试验分析了各工艺参数对微小齿轮齿顶圆直径的影响,确定了聚醚醚酮(PEEK)微小齿轮的最佳注射工艺参数,并验证了模拟结果的正确性。

基于多层硅模具的Zr基非晶合金双层微小齿轮制备工艺研究

应用分层设计与制备工艺得到了具有微小多层型腔的复杂硅模具,采用坯料直径为3mm的Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5非晶合金为实验材料,使用自行设计的实验平台,对双层微小齿轮(大齿轮模数0.05mm,齿数36,厚度150μm;小齿轮模数0.05mm,齿数30,厚度150μm;中心轴孔直径0.8mm)进行了超塑性成形工艺研究,优化了零件成形、腐蚀脱模、飞边去除及质量分析的工艺流程。结果表明,该工艺流程合理可靠,制备出的Zr基双层微小齿轮保持了非晶态结构、形状完整、充型率高、表面质量良好。

微小齿轮的金属粉末注射成型(MIM)技术

金属粉末注射成形技术是现代塑料注射成形技术与粉末冶金技术相结合形成的一门新型粉末冶金近净成形技术。该方法工艺过程与塑料注射成型工艺过程在原理上是一致的,其设备条件也基本相同,只是M IM注射成型的零件还需要后续脱脂,烧结等形成成品零件。其工艺特点决定其特别适宜生产小形体,复杂形状,大批量的零件。通过研究大批量生产微小齿轮的工艺过程,得到较为合理的工艺参数和生产出合格的制件。

面向线切割的微小齿轮传动设计研究

在分析了微小齿轮设计与常规齿轮设计不同的基础上,给出了微小齿轮设计需满足的条件和判断齿轮啮合时是否干涉的算法。应用研究成果,针对电火花线切割加工方式,在所开发的线切割自动编程系统中实现了微小齿轮设计、造型及仿真的功能模块,利用该模块可灵活调整齿轮参数,使设计的齿轮副满足正确啮合和连续传动的条件,并能对齿轮啮合状况进行动态仿真以验证设计结果,提高了微小齿轮设计的效率。

基于白光干涉仪的微小齿轮高精度测量方法

实现精密测量的前提在于被测物理量的准确获取,目前高精度且昂贵的数控齿轮测量仪器得到普遍应用。然而模数小于0.1mm、直径小于1mm的微型齿轮由于齿槽宽度过小,传统的接触式测量手段无法测量完整齿廓。光学测量手段也因轮齿遮挡和齿面倾角的限制存在无法获取齿根数据的问题。针对此现状,提出了一种基于白光干涉测量原理的微小齿轮高精度测量方法。根据干涉图样的出现顺序实现对微小齿轮端面倾斜程度的实时监测,确保了齿轮轮廓的提取精度;基于齿轮端面三维点云数据确定齿轮中心,有效提升了齿轮定心精度。重点介绍了面向微小齿轮的白光干涉测量原理、端面调平模型以及齿轮误差计算方法。试验结果表明,该方法能够实现对微小齿轮的高精度测量,为解决微小齿轮的精密测量提供了有效手段。

一种新型微小内啮合渐开线齿轮泵的设计

根据油田封井堵塞器的需求,将油田机械中过小孔油管堵塞器与液压技术相结合,设计一种新型微小内啮合渐开线齿轮泵。介绍了该新型微小内啮合渐开线齿轮泵的结构组成及工作原理,提出设计的创新之处及其功能;确定了泵的主要设计参数,利用有限元分析软件建立主要受力零件——壳体和齿轮的数值计算模型,进行强度仿真计算;根据泵的设计参数,利用ANSYS有限元建立流体模型与ANSYS ICEM CFD进行泵的内部流场仿真,最后确定关键零件加工工艺并制造实验样机,通过实验验证该泵的空载和有载工况下的容积效率、总效率等指标,结果表明该泵能够满足设计要求。

面向线切割的微小直齿圆柱齿轮传动设计研究

给出了微小齿轮设计需满足的条件,实现了微小直齿圆柱齿轮传动的设计和啮合,并通过加工实例进行了验证.

基于图像识别的微小塑料齿轮检测研究

采用图像识别技术对微小塑料齿轮进行质量检测,针对缺齿、齿歪、披峰等齿形误差的随机性,从计算机视觉系统的构成、数字图像采集、图像预处理和图像分割理论与技术等方面进行深入研究,提出迭代阈值与最大类间方差区域切割综合法,解决了双联齿轮的图像分割难题,其算法适应在线实时检测的速度要求。提出虚拟圆扫描法,实现双联齿轮齿形的缺陷检测。结果表明,该检测技术的缺陷识别率达95%。

基于图像处理的微小塑料齿轮轮廓优化

通过计算机视觉系统的构成、图像预处理、图像分割和数字图像的像素连通性理论与技术的研究,提出微小塑料齿轮的二值图像噪声点去除及齿轮轮廓提取方法,用数学形态学方法提出轮廓的简化算法,并给出了关键技术的原理及实现方法。发现通过删除曲线上多余点,可以达到用最少的点来表示一条曲线的目的。实验结果表明,该优化轮廓的简化算法,可获得准确的齿形检测数据,能满足工程测量的实际需要。

基于AutoCAD的微小型渐开线齿轮铣刀设计

基于AutoCAD软件设计了用于铣削模数为0.1mm齿轮用的微小型渐开线齿轮铣刀。此铣刀基本设计思路和小模数齿轮铣刀设计相同,但由于尺寸微小,刀具结构的工艺性要求较高,渐开线齿形部分精度和制造精度方面要求也较高。文章系统全面地介绍了此小模数渐开线齿轮铣刀的设计过程,包括刀具材料选用,以及各主要结构参数包括齿顶刀刃前角、后角、容屑槽结构、渐开线齿形、过渡曲线部分和侧后角检验的设计思路和计算方法。并对刀具制造精度提出详细要求,最后根据设计制作出的刀具加工出合格的目标零件。

微小型齿轮加工技术

微小型齿轮是微机电系统的主要零部件,其加工工艺是微机电系统的重要技术。总结并分析了微小型齿轮加工的各种工艺方法,包括LIGA和准LIGA、WEDM工艺、微塑性成形、微刻蚀加工、微细切削加工等方法,介绍了各种方法加工微小型齿轮的研究成果,并指出了其适用范围及优缺点。微细切削微小型齿轮的加工技术又分为微细成形铣削和微细滚削加工,对应齿轮的仿形加工和范成加工方法,与其他加工方法相比,微细切削尤其是微齿轮的滚削加工,具有加工精度高、效率高、成本低、材料适用范围广等优点,更易实现零件批量柔性化的需求。

微小型齿轮的微细滚削加工研究

用自行设计的微小型硬质合金齿轮滚刀进行了模数为0.175mm的微小型齿轮滚削加工研究。首先设计了相应模数的微小型齿轮滚刀,并详细阐述该刀具的设计过程,包括刀具材料的选择、结构形式的设计、齿形设计和刀具局部强度的校核等。简述了该滚刀的制造加工工艺,在微小型数控滚齿机上进行了微小型齿轮的滚削加工试验研究。结果表明,采用范成法即采用滚削工艺比仿形法即成形铣削加工出的微小型齿轮具有齿形分布均匀、渐开线齿廓精度高、光洁度好、毛刺少等优点,进一步证明了齿轮范成加工的优越性;微小型齿轮滚刀的合理设计和精确加工是微齿轮成功加工的关键环节和可靠保证;微细滚削加工仍是微小型齿轮批量加工较好的工艺方法之一。

微小型齿轮滚刀的设计研究

针对仪表机构中使用的微小型渐开线齿轮的加工特点,阐述了微小型齿轮滚刀外径及孔径设计时应遵循的原则,并与传统齿轮滚刀进行了对比。分析了螺旋升角、工作部分长度、铲齿量、顶刃前后角、分圆柱直径等参数的有关计算、原理及具体数值。进行了齿形设计、齿高的确定、左右侧铲面导程的计算,为这类刀具的优化设计提供参考。

微小型齿轮铣刀齿形的设计计算

加工微小型齿轮需要使用专用的微小型齿轮铣刀。重点介绍了微小型齿轮铣刀齿形的设计计算方法,推导了渐开线部分齿形的计算公式和过渡曲线的计算公式;通过对AutoCAD软件的二次开发,编制AutoLISP程序,完成各坐标点的计算,并对铣刀侧后角进行了校验,检验结果合格。介绍了铣刀制造的技术要求,为微小型刀具的设计提供了参考。