微细孔加工的关键技术研究及其加工装置的开发

论文摘要

我国是世界上最大的化纤生产国,作为纺织工业的重要组成部分,化学纤维已占纺织纤维加工总量的近三分之二。然而我国的高附加值弹性并列复合纤维仍需进口,造成这一现象的原因在于用于弹性并列复合纤维生产的喷丝板(以下内容称为T4板)完全依赖于进口。本文系统剖析了造成国内T4板生产空白的主要原因在于国内喷丝板生产厂家均无法加工出T4板上的倾斜喷丝孔。文章首先对比研究了各种喷丝板的加工工艺,进而提出了一条新的加工工艺,即利用喷丝板导孔定位的进料面钻削加工工艺。于是,文章围绕着如何将改进工艺用于生产实践,对喷丝板加工中的关键技术进行了详细的研究。首先文章针对钻削机理进行研究,并且通过实验优选了用于T4板加工的基本钻削参数。为了减小喷丝板导孔的倾斜度误差、提高喷丝孔的加工定位精度,本文仔细研究了钻削加工的动力学模型,通过对深孔钻削加工动力学模型的研究发现影响导孔偏斜的主要因素是入钻偏斜量与钻削长度。如果,将径向力变成受钻削加工时间影响的周期函数,那么导孔入钻的径向偏斜量就会在每一个加工周期的结束后得以恢复,于是文章提出了一种适合于喷丝板导孔加工的工艺——“周期进给加工工艺”。利用进料面钻削加工喷丝孔时钻头的悬长量很大,微小钻头的钻尖不对称性对喷丝孔的加工影响显得尤为突出。文章通过研究钻尖的数学模型与麻花钻头的加工工艺指出麻花钻头的磨削参数具有不确定性同时钻头的磨削过程复杂这就造成微细钻头对称性不好。为了克服麻花钻头切削刃不对称的影响,文章提出可以用特殊的微细扁钻加工长径比较小的微细喷丝孔,并且通过实验结果证明了扁钻适合于喷丝板的生产需要。最后,本文提出可以利用气动式定位装置完成对喷丝微孔的精准定位的新方法,根据制定的T4板进料面加工工艺,作者利用气动式定位装置进行了喷丝板的加工实验。实验结果是成功的,这是国内首次自主加工出了双导孔双微孔并列复合纤维喷丝板,实现了在该领域内的首次突破。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.1.1 喷丝板的简介
• 1.1.2 复合纤维纺丝组件简介
• 1.1.3 并列型复合纺丝纤维及其喷丝板
• 1.2 喷丝板加工技术综述
• 1.3 课题研究的内容
• 第二章 倾斜喷丝孔的加工原理
• 2.1 国内外T4喷丝板的设计对比
• 2.2 喷丝板的加工
• 2.2.1 出料面加工喷丝板
• 2.2.2 进料面加工喷丝板
• 2.2.3 出料面钻削倾斜喷丝孔
• 2.2.4 电火花加工倾斜喷丝孔
• 2.3 T4板的加工工艺路线
• 2.4 本章小结
• 第三章 基本工艺参数的选择
• 3.1 钻削理论的研究
• 3.1.1 钻削要素
• 3.1.2 钻削要素对喷丝板加工的影响
• 3.1.3 切削用量的影响实验
• 3.2 麻花钻头
• 3.2.1 麻花钻头的结构
• 3.2.2 麻花的基本几何角度
• 3.2.3 微小钻头切削性能的影响因素
• 3.2.4 微小钻头的优选实验
• 3.5 本章小结
• 第四章 T4板的导孔加工
• 4.1 导孔加工的钻削机理
• 4.1.1 导孔钻削时的径向偏移
• 4.1.2 周期进给加工工艺的动力学特征
• 4.1.3 周期进给加工工艺的导孔加工实验
• 4.2 周期进给加工工艺与振动钻削的对比
• 4.3 T4喷丝板的导孔加工
• 4.3.1 T4喷丝板导孔的加工艺
• 4.3.2 数控分度系统的改造方案与T4喷丝板导孔的加工实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 喷丝孔的加工
• 5.1 进料面加工微细孔的定位研究
• 5.2 微细钻头的不对称性
• 5.2.1 微细钻头不对称性研究
• 5.2.2 麻花钻头的数学模型
• 5.2.3 麻花钻的磨削模拟
• 5.3 微细扁钻
• 5.3.1 微细扁钻的结构
• 5.3.2 扁钻的几何尺寸优选
• 5.4 T4喷丝板整体加工的实现
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 总结
• 展望
• 参考文献
• 附件Ⅰ 名称及符号表
• 附件Ⅱ T4喷丝板实验加工图纸
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢