深孔加工孔轴线偏斜及纠偏技术的研究

摘要

随着机械行业的不断向前发展和市场多元化需求，新型高强度、高硬度材料的深孔加工、异性复杂零件的深孔加工、高精密零件的深孔加工等不断出现，加工的难度也越来越大，这对深孔加工有了越来越高的标准。因为深孔加工环境和工艺的特殊性，这就会造成深孔工件不可避免的会发生难以预料的孔轴线偏斜问题，能否很好的解决深孔加工孔轴线偏斜的问题，直接影响深孔的加工精度和质量，因此，在保证深孔加工高效率的前提下，如何保证在深孔加工过程中孔轴线不偏斜，是提高深孔加工精度和质量的关键。
　　本文阐述了深孔加工技术的研究背景及意义，简述了不同深孔加工系统的特点以及深孔加工存在的主要问题;分析了深孔加工孔轴线偏斜的机理及影响因素及导向套偏心和钻杆刚度不足引起钻杆偏斜的两种理论模型以及孔轴线偏斜微分方程，并得出孔轴线偏斜量与各参数之间的关系;同时也总结了以前控制深孔加工孔轴线偏斜的方法，包括深孔加工前预防偏斜措施、新型挤压油膜阻尼器纠偏以及工件附件外力纠偏;并在此基础上设计了一种纠偏钻杆，并论述了该方案的可行性，同时对纠偏钻杆的结构进行了设计，包括纠偏钻杆锥型体结构的选择、支撑位置的确定、偏心时径向力的计算，并且通过理论分析和模型仿真分析，得出所设计的纠偏钻杆有一定的纠偏作用。
　　进行纠偏钻杆径向力仿真分析时，基于流体动力学(CFD)理论，运用FLUENT流体动力学软件分别研究了纠偏钻杆锥形体为顺锥时顺锥有槽无槽、有无偏心等不同情况下设置相应的边界条件，对纠偏钻杆锥形体顺锥外壁与深孔内壁之间的切削液流场进行仿真分析，得到不同情况下模型的压力分布图和部分模型径向力仿真值，并分析了深孔加工系统不同供油压力对纠偏钻杆顺锥结构承载能力的影响，纠偏钻杆的设计为减小深孔加工孔轴线偏斜具有重要的意义。

目录

声明

摘要

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 深孔加工的概述

1．2．1 深孔加工的类型及特点

1．2．2 深孔加工需要解决的问题

1．3．1 国内发展现状

1．3．2 国外研究现状

1．4．1 课题来源

1．4．2 研究内容

2．深孔加工孔轴线偏斜机理的研究

2．1．2 导向套偏心对孔轴线偏斜的影响

2．1．3 工件端面倾斜对孔轴线偏斜的影响

2．1．4 钻杆刚度不足引起的弯曲对孔轴线偏斜的影响

2．1．5 其它影响因素对孔轴线偏斜的影响

2．2．1 深孔／加工前预防偏斜的措旋

2．2．2 新型挤压油膜阻尼器纠偏

2．2．3 工件附加外力纠偏

2．2．4 其它纠偏方法

2．3 深孔加工过程中防止孔轴线偏斜的新方法

2．3．1 控制孔轴线偏斜的新方法

2．3．2 深孔加工中孔轴线纠偏新方法可行性分析

2．4 本章小结

3．深孔加工纠偏钻杆的结构设计

3．1 纠偏钻杆锥形体结构的选择

3．2 纠偏钻杆支撑位置的确定

3．3．1 纠偏钻杆径向力的计算

3．3．2 纠偏钻杆锥形体结构参数的确定

3．4 FLUENT软件简介

3．5 本章小结

4．1 Soliworks建立几何模型

4．2 GAMBIT划分网格

4．3．1 设置求解器

4．3．2 定义模型材料属性及边界条件

4．3．3 设置模型旋转坐标系

4．4 本章小结

5．纠偏钻杆径向力的研究

5．1．1 无偏心时纠偏钻杆顺锥无槽与有槽时径向力的研究

5．1．2 有偏心时纠偏钻杆顺锥无槽与有槽时径向力的研究

5．2 偏心距一定时，不同供油压力对纠偏钻杆顺锥承载力的影响

5．3 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

硕士学位期间发表的论文及取得的研究成果

致谢