【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 值受低噪聲性能的限制。如果定子曲線的 J 值在較小范圍內(nèi)變化且保持連續(xù)，能在一定程度上抑制葉片的振動(dòng)，稱之為低噪聲曲線。不但限制 J 值的連續(xù)變化，更好地實(shí)現(xiàn)葉片無沖擊的徑向運(yùn)動(dòng)，這樣的定子曲線稱為無沖擊低噪聲曲線。 定子曲線的設(shè)計(jì)及優(yōu)化 （參考文獻(xiàn) [13]） 第 12 頁 共 32 頁 概述 雙作用葉片泵的定子曲線，一般都是由四段與轉(zhuǎn)子同心且軸對(duì)稱圓弧 (兩段大半徑、兩段小半徑 )的工作曲線和四段中心對(duì)稱的過渡曲線所組成。其關(guān)鍵便是過渡曲線的設(shè)計(jì)。 下文所稱的定子曲線既指過渡曲線。所要求的定子曲線需要滿足以下條件： (1)為了保證輸出的流量脈動(dòng)要小，加速度曲線要相對(duì)于本身中軸對(duì)稱。 (2)控制最大加速度值 n ，以保證在油泵剛開始工作時(shí)葉片不會(huì)脫離定子。 (3)定子曲線不能夠有硬沖及軟沖現(xiàn)象，且要盡量減小曲線的度跳動(dòng)值 ，來降低油泵工作時(shí)的噪音。 (4)盡量減小葉片的壓力角 T以及曲線的最高速度 ，來保證葉片有良好的受力狀態(tài)。所用符號(hào)的含義： R一長(zhǎng)軸半徑； v一葉片徑向度速度； r一短軸半徑； a— 度加速度； β一圓弧段所對(duì)應(yīng) 的中心角； J— 度跳動(dòng)； α一過渡曲線所對(duì)應(yīng)的中心角； τ一葉片壓力角； ρ — 過渡曲線上的半徑值； L一葉片長(zhǎng)度； — 包絡(luò)線上的半徑值； 一葉片頂端圓角半徑； 一轉(zhuǎn)子在過渡曲線上的轉(zhuǎn)角； 一定子曲線半徑徑向偏差。 1定子曲線的設(shè)計(jì)方案 為了避免葉片厚度造成的偏差，將過渡曲線的設(shè)計(jì)分兩步走，以此來保證所得到的葉片運(yùn)動(dòng)規(guī)律符合實(shí)際情況： (1)以葉片頂端圓角圓心為基點(diǎn)，不考慮葉片 的厚度，根據(jù)要求先設(shè)計(jì)出理論曲線，其所展示的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為葉片頂端圓角圓心的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 (2)建立葉片頂端圓角的數(shù)學(xué)模型，找出其在頂端圓角圓心按照理論曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)實(shí)際包絡(luò)線，此包絡(luò)線便為最終定子曲線。 2理論曲線的設(shè)計(jì) 為了做到定子曲線完全沒有硬沖及軟沖現(xiàn)象，必須依靠高階曲線，高階曲線的一般表達(dá)式為： 為度速度，體現(xiàn)葉片的徑向速度； 為度加速度 ，影響葉片的徑向慣性力； 為度跳動(dòng)，主要反映曲線的助振作用以及影響噪聲大??； 為葉片壓力角，即定子對(duì)葉片反作用力與葉片徑向運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角，影響葉片的受力狀態(tài)。 第 13 頁 共 32 頁 從最優(yōu)化的角度出發(fā)。希望能夠使曲線的度跳動(dòng)指標(biāo)趨于極小，同時(shí)兼顧度加速度等指標(biāo)，給出了以下優(yōu)化方程式： 其中， 和 為加權(quán)因子，因?yàn)榍€的長(zhǎng)短軸半徑已知，從盡可能的減小最大度跳動(dòng)值 的角度出發(fā)，選取了較大的 值和較小的 值。通過在專門求解最優(yōu)化模型的計(jì)算機(jī)軟件包 LINGO8． 0下編程計(jì)算。用分枝定界法 (B— and— B)得到 以上優(yōu)化方程式的全局最優(yōu)解。且將得到的結(jié)果輸入 MATLAB軟件。得到理論曲線的表達(dá)式。 3計(jì)算實(shí)際包絡(luò)線 首先，建立葉片和曲線接觸時(shí)的數(shù)學(xué)模型，如圖 2所示。圖中 FF為葉片與定子曲線在接觸點(diǎn)上的公切線、 NN為接觸點(diǎn)公法線、 o為葉片頂端圓角圓心、 r為葉片頂端圓角半徑、 tao為葉片壓力角 、虛線為依照傳統(tǒng)方案不考慮葉片厚度時(shí)的定子曲線、實(shí)線為實(shí)際定子曲線、 為葉片徑向偏差、 為葉片中心線與公切線 FF的交點(diǎn)、 A為葉片中心線與實(shí)際定子曲線交點(diǎn) 。 圖 4 包絡(luò)線數(shù)學(xué)模型示意圖 第 14 頁 共 32 頁 計(jì)算式： 如果先得到定子曲線再定葉片的參數(shù)，實(shí)際情況就如圖所示。根據(jù)所建的數(shù)學(xué)模型可以得到其曲線徑向偏差 為： 在得到數(shù)學(xué)模型后，便通過 MATLAB軟件的符號(hào)運(yùn)算功能，得到最終的包絡(luò)線的方程。 ． 1理論曲線的評(píng)估 定子曲線的評(píng)估主要是分析比較定子曲線的幾個(gè)重要參數(shù) o、 ^r等等。通過對(duì)理論曲線進(jìn)行評(píng)估來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的可行性。本文對(duì)于理論定子曲線的評(píng)估主要是以參考 文獻(xiàn)叫提出的 7階高性能定子曲線為參考，來比對(duì)兩條曲線的各項(xiàng)重要數(shù)據(jù)，從而評(píng)估所設(shè)計(jì)的定子曲線。 材料 GCr15 CR12MOV 或 38CrMOAl 熱處理：淬火 HRC60 . 38CrMOAl . 氯化 HRC65～ 70 . 加工要求：端面平行度 內(nèi)圓柱面與端面的垂直度 內(nèi)孔光潔度 ▽ 9 第 15 頁 共 32 頁 第三章 ：零件的加工 圖 五 零件實(shí)物圖 此次加工零件的結(jié)構(gòu)較 簡(jiǎn)單，精度要求高，各加工表面之間有嚴(yán)格的公差要求。該零件的材料為 45 鍛件。零件的類型由平面曲線輪廓類和孔組成，全部加工部位都集中在一個(gè)面上，即 XY 平面。零件圖形上各加工部位的尺寸標(biāo)注完整無誤。所銑削的零件外輪廓比較簡(jiǎn)單（僅直線和圓弧相切），通過自動(dòng)編程可達(dá)到技術(shù)要求，圖紙相關(guān)尺寸坐標(biāo)已給出可考慮用手工編程方法進(jìn)行，但要保證對(duì)稱公差 、平面度、及 3mm 側(cè)邊，所以裝夾時(shí)要注意保證零件強(qiáng)度，不發(fā)生傾斜等現(xiàn)象。加工孔時(shí)，技術(shù)要求較高必須進(jìn)行二次加工。加工零件時(shí)必須達(dá)到尺寸精度和表面粗糙度要求。 第 16 頁 共 32 頁 零件三維圖形 在數(shù)控加工中，選擇加工方法主要考慮所選加工方法要與實(shí)零件的表面特征，所要求達(dá)到的精度及表面的粗糙度相對(duì)應(yīng)。此加工涉及到的表面粗糙度為 及孔的粗糙度要求，因此， 加工方法選擇平面銑切削加工；即采用端面銑刀和立銑刀進(jìn)行加工銑削?？撞捎孟茹@后鉸進(jìn)行。 加工過程中，為減少換刀次數(shù)，縮短輔助時(shí)間，可以將一把刀具的加工的內(nèi)容安排在一個(gè)工序（或工步）中，按照加工表面的性質(zhì)和要求，將粗加工，精度加工分為依次進(jìn)行的不同工步，一般按“先粗后精”、“基準(zhǔn)先行”、“先面后孔”、“先主后次”、適當(dāng)集中等原則，安排各表面的切削加工、輔助工序的先后次序。零件為鍛件，因此可采用以下加工順序：保證上下面平行度及底面平面度 點(diǎn)孔 —— 鉆孔Ф 孔 —— 鉸孔 —— 銑內(nèi)腔輪廓 —— 檢驗(yàn) 加工路線是刀具在整個(gè)加工工序中的切削運(yùn)動(dòng)軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，也反映出工步順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一，因此，在確定走刀路線時(shí)最好畫一張工序簡(jiǎn)圖，將已經(jīng)擬訂出的走刀路線畫上去（包括進(jìn)、退刀路線），這樣可為編程帶來不少方便。工步的劃分與安排一般可隨走刀路線來進(jìn)行，在確定走刀路線時(shí)，要考慮各方面的工藝要求。根據(jù)數(shù)控加工進(jìn)給路線原則，此加工的具體加工路線如下： 第 17 頁 共 32 頁 選擇的加工路線應(yīng)能保證零件的加工精度和表面粗糙度要求。當(dāng)銑削零件內(nèi)輪廓時(shí)，刀具切削運(yùn)動(dòng)采用圓形環(huán)行切路線較合理，且在切 削中使用順銑模式，計(jì)算比較簡(jiǎn)單。一般采用圓柱立銑刀側(cè)刃切削材料。在刀具運(yùn)動(dòng)時(shí)，每?jī)尚械毒哕壽E之間，加工表面不能重疊，總存在沒有被加工去除的間隙部分。每?jī)尚械毒哕壽E的刀間距越大，沒有被加工去除的殘留量就越多，從而，切削余量不均勻時(shí)，是后續(xù)精加工的最大障礙，而不能保證零件加工表面的公差和質(zhì)量。位了避免后面可能出現(xiàn)的加工問題，需要進(jìn)行半精加工操作，其目的是消除刀間距的殘留量，達(dá)到均勻的余量要求。在每層 Z形走刀銑削結(jié)束后，接著在不抬刀的情況下環(huán)繞外輪廓一周進(jìn)行半精加工，光整外輪廓表面，得到均勻的精加工余量。在切削工件時(shí)應(yīng)選擇合理的進(jìn)、退到方式，其刀具切入工件時(shí)，應(yīng)避免沿零件外輪廓的法向（垂直方向）切入，而應(yīng)沿外輪廓曲線延長(zhǎng)線的切向（水平方向）切入，以避免在切入處產(chǎn)生刀具的刻痕，保證零件曲線平滑過渡。同理，在切離工件時(shí)，也應(yīng)避免在工件的輪廓處直接退刀，要沿零件輪廓延長(zhǎng)線的切向逐漸切離工件。 加工孔時(shí)，將刀具在 XY 平面內(nèi)迅速、準(zhǔn)確地運(yùn)動(dòng)到孔中心線位置，然后再沿 Z向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行加工，由于孔況下可能使用一把或多把刀具。 此外，輪廓加工中應(yīng)避免進(jìn)給停頓。因?yàn)榧庸み^程中要引起工件、刀具、機(jī)床系統(tǒng)的相對(duì)變形。進(jìn)給停頓，切削力減小，刀具 會(huì)在進(jìn)給停頓處的零件輪廓上留下劃痕。為了考慮銑削表面的粗糙度加工精度，可以采用多次走刀的方法，使最后精加工余量較少。一般以 到 為宜。精銑時(shí)應(yīng)盡量用順銑，以減少被加工零件的表面粗糙度。為提高生產(chǎn)效率，在確定加工路線時(shí)，應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時(shí)間。 該零件形狀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且規(guī)則，外輪廓已預(yù)先加工，加工面與不加工面之間的位置精度要求不高，但要求孔是盲孔，可選用專用鑲塊工裝輔助夾具裝夾，兩邊用螺釘鎖緊，但要保證夾具元件夾緊后不能與刀具運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生干涉。 第 18 頁 共 32 頁 裝夾方式 根據(jù)零件的幾何形狀關(guān)系，節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)已給出，主要的尺寸有Ф 的孔、內(nèi)圓弧的長(zhǎng)短徑，工件圓點(diǎn)設(shè)置在中心，保證對(duì)稱度，深度面見圖紙。 其它節(jié)點(diǎn)尺寸為對(duì)稱值。 、工藝裝備等