BTA深孔加工轴线偏斜机理及防走偏技术研究

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随着我国工业化进程的进一步发展,对深孔类零件的要求也不断提高,而深孔加工孔的轴线是否发生偏斜是衡量工件深孔加工质量好坏的一个重要指标。由于深孔加工工艺的特殊性,加工过程难以监测,在钻削加工时,钻头钻杆极容易出现走偏的现象,从而导致深孔的轴线偏斜过大,致使深孔工件质量不合格。所以能否在加工过程中防止钻头钻杆出现走偏的现象,是目前提高深孔加工工件质量的关键之一。论文分析研究了现代深孔加工技术在国内外的发展现状,总结了BTA深孔加工系统的优点与缺陷。对深孔钻削加工过程中轴线发生偏斜的机理进行了深入的研究。建立了各种因素引起的钻头钻杆走偏的力学模型,进行了理论分析并计算其偏斜量。使用solidworks软件对钻头钻杆进行了三维建模,然后利用ANSYS Workbench有限元分析软件对钻头钻杆系统进行静力学特性分析和动力学特性分析。提出了一种防止钻头钻杆走偏的方法,设计了一种安装在钻杆上的辅助支撑装置,并讨论了该支撑装置在理论上的可行性。对安装有辅助支撑装置的钻头钻杆系统再次利用Workbench软件对其进行静力学和动力学特性分析,并与之前不加支撑装置时的分析结果进行比较,验证了该支撑装置的效果。本文最终通过设计的支撑装置,有效的缓解了深孔钻削加工过程中孔轴线偏斜的问题,对深孔工件质量和加工效率的提高有着重要的参考价值。
摘要第4-5页
ABSTRACT第5-6页
1 绪论第10-20页
    1.1 课题背景及研究意义第10-11页
    1.2 深孔加工的分类及主要问题第11-17页
        1.2.1 深孔加工的分类第11-15页
        1.2.2 深孔加工中的主要问题第15-17页
    1.3 深孔轴线偏斜的国内外研究现状第17-19页
        1.3.1 国内研究现状第17-18页
        1.3.2 国外研究现状第18-19页
    1.4 本文主要研究内容第19-20页
2 深孔钻削轴线偏斜机理分析第20-35页
    2.1 加工方式对深孔钻削轴线偏斜的影响第20-21页
    2.2 刀具系统对深孔钻削轴线偏斜的影响第21-26页
    2.3 钻杆对深孔钻削轴线偏斜的影响第26-29页
        2.3.1 钻杆力学模型的建立第27-28页
        2.3.2 钻杆引起孔轴线偏斜的计算第28-29页
    2.4 刀具初始偏差对深孔钻削轴线偏斜的影响第29-32页
    2.5 其他因素对深孔钻削轴线偏斜的影响第32-34页
        2.5.1 工件端面倾斜引起孔轴线的偏斜第32-33页
        2.5.2 其他随机因素引起孔轴线的偏斜第33-34页
    2.6 本章小结第34-35页
3 钻头钻杆系统的有限元分析第35-50页
    3.1 静力学仿真分析第35-40页
        3.1.1 静力学仿真分析的理论基础第35-36页
        3.1.2 基于ANSYS的静力学分析第36-40页
    3.2 动力学仿真分析第40-49页
        3.2.1 钻头及钻杆的模态分析第41-44页
        3.2.2 钻头及钻杆的谐响应分析第44-49页
    3.3 本章小结第49-50页
4 深孔钻削防走偏方法研究第50-65页
    4.1 深孔加工前轴线防走偏方法第50-51页
    4.2 深孔加工过程中支撑环防走偏方法第51-54页
        4.2.1 现有的深孔加工过程中防走偏方法第51-52页
        4.2.2 深孔加工过程中支撑环防走偏方法第52-54页
        4.2.3 支撑环防走偏的可行性分析第54页
    4.3 支撑环结构参数以及位置的确定第54-58页
        4.3.1 支撑环的结构设计第54-56页
        4.3.2 支撑环的位置的确定第56-58页
    4.4 带有支撑环的钻杆系统静力学分析第58-61页
        4.4.1 基于Workbench软件的静力学分析第58-60页
        4.4.2 静力学分析小结第60-61页
    4.5 带有支撑环的钻杆系统动力学分析第61-64页
        4.5.1 带支撑环的钻杆系统模态分析第61-62页
        4.5.2 带支撑的钻杆系统谐响应分析第62-63页
        4.5.3 动力学分析总结第63-64页
    4.6 本章小结第64-65页
5 结论与展望第65-68页
    5.1 结论第65-66页
    5.2 展望第66-68页
参考文献第68-72页
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果第72-73页
致谢第73-74页
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