CN110293166B - 一种用于柱塞泵配流盘的织构制备方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于织构制备装置技术领域，具体涉及一种用于柱塞泵配流盘的织构制备方法及装置，包括液压机、专用夹具、柔性模具和支撑座，所述液压机的冲头上安装有专用夹具，所述柔性模具的底部与支撑座连接，支撑座固定于液压机的工作台上。所述柔性模具是由柔性化的离散单元按照需求排列而成，离散单元包括微单元压头、模具底座和保持架，所述微单元压头阵列在保持架上，并设置在模具底座上。本发明利用离散微单元阵列成形表面织构，简化了压头的制造，具有成形效率高、成本低、工艺简单、形貌可控、成形零件性能优异和精度高等特点，是低成本批量制造表面微织构的重要加工方法。本发明用于柱塞泵配流盘的织构制备。
Description
技术领域
本发明属于织构制备装置技术领域，具体涉及一种用于柱塞泵配流盘的织构制备方法及装置。
背景技术
在人们的生产和社会需求中，机械行业的发展起着重要的作用，同时轴向柱塞泵在机械行业中使用非常广泛，它直接决定液压系统的效率。轴向柱塞泵有三对关键的摩擦副，主要包括：缸体端面和配流盘形成的配流副，柱塞和柱塞孔形成的柱塞副，柱塞和斜盘形成的滑靴副。其中配流副由于工况的复杂性，经常会发生粘着磨损和磨粒磨损，配流盘和缸体表面直接接触发生干摩擦使配流盘表面产生变形现象，或者配流盘和缸体表面摩擦时温度升高引起接触面产生焊合现象，这两种现象会导致配流盘发生粘着磨损；磨粒磨损通常是由于柱塞泵工作时油液中的杂质进入到配流盘表面使其产生犁沟的现象。同时当柱塞泵应用在海水介质中时，由于海水很差的润滑性及较强的腐蚀性，极易使配流副发生腐蚀、磨损等现象，严重影响柱塞泵的正常使用。
表面微织构对于混合润滑等状态下的摩擦、磨损和润滑起着重要影响，在一定条件下可得到有益的摩擦学性能影响，对于工业重载摩擦副，如液压柱塞泵中高PV值的滑靴、配流盘等摩擦副零件，部分表面的织构化能够十分有效地增加流体动压效应，是改善重载摩擦副润滑特性的有效措施之一。因此，对轴向柱塞泵配流副表面织构进行研究，对于进一步提高柱塞泵的工作性能和寿命有很大意义。
表面织构可通过激光表面加工（LST）、反应离子刻蚀（RIE）、光刻（LIGA）、电化学刻蚀（ECM）、电火花加工（EDM）、机械加工等工艺手段制备，然而现有技术受庞大的织构数量和生产成本等限制，有众多局限性。冷塑性成形表面凹坑状微织构，零件表面会产生了大量孪晶和位错，实现功能化表面形貌的同时，还具有表面强化，提高表面硬度、抗应力腐蚀能力和零件的疲劳寿命。这是去除材料的加工方法制造表面织构所不具备的另一个优势。而现有的冷塑性制造方法，受到材料特性、工件形状、制备间距、织构形貌的局限，需要制作种类繁多的母模，通用性较差，无法进行零件的局部织构加工。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种低成本、高效率、工艺灵活的用于柱塞泵配流盘的织构制备方法及装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种用于柱塞泵配流盘的织构制备装置，其特征在于：包括液压机、专用夹具、柔性模具和支撑座，所述液压机的工作头上安装有专用夹具，所述柔性模具的底部与支撑座连接，支撑座固定于液压机的工作台上。
所述柔性模具是由柔性化的离散单元按照需求排列而成，离散单元包括微单元压头、模具底座和保持架，所述微单元压头阵列在保持架上，并设置在模具底座上。
所述柔性模具中的微单元压头可根据预加织构的不同来选择不同的形貌特征。
所述微单元压头是按照阵列方式排列，通过粘合剂与保持架固定连接，所述保持架通过粘合剂与模具底座固定连接，形成可柔性组合的离散单元。
所述粘合剂可使用焊锡膏，使用完毕可通过高温去除。
一种用于柱塞泵配流盘的织构制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、针对配流副表面织构的构型，提取离散单元压头；
S2、根据成形零件形状及表面织构化区域，将柔性化的离散单元压头在模具底座阵列组合出整体模具，非织构区用同尺寸的普通长方体填充；
S3、将柔性模具定位在液压机的支撑座上，并将预加工工件配流盘使用专用夹具定位装卡于液压机工作头；
S4、液压机启动，调整工艺参数，控制工作头载荷、空行程速度、加载速度、保压时间；
S5、加工工件配流盘与模具作用发生局部冷塑性变形，配流盘表面织构加工成形。
所述S3中定位夹具与液压机工作头通过球绞形式连接固定，以调节液压机工作头的力传递，使力的作用方向始终垂直于配流盘织构加工面，达到配流盘在加工过程中的受力均衡。
所述S4中的载荷区间为200N~700N，空行程速度为100mm/s，加载速度为15~20mm/s，保压时间为2s~5s。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：
本发明利用离散单元阵列成形表面织构，简化了压头的制造，适应制备不同间距、不同形貌摩擦副表面微结构的压入，代替整体制造具有微观表面结构大型模具。具有成形效率高、成本低、工艺简单、形貌可控、成形零件性能优异和精度高等特点，是低成本批量制造表面微织构的重要加工方法。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明柔性模具的结构示意图；
图3为本发明柔性模具的组成结构离散单元示意图；
图4为本发明微单元压头为球冠状时的成型截面图；
图5为本发明离散单元中微单元压头的阵列方式；
其中：1为液压机，2为专用夹具，3为柔性模具，4为支撑座，5为模具底座，6为保持架，7为工件，8为微单元压头，9离散单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种用于柱塞泵配流盘的织构制备装置，如图1所示，包括液压机1、专用夹具2、柔性模具3和支撑座4，液压机的工作头上安装有专用夹具2，专用夹具2用来加紧工件7，柔性模具3的底部与支撑座4连接，支撑座4固定于液压机1的工作台上，专用夹具2加紧工件7，启动液压机1，加工工件配流盘与柔性模具3作用发生局部冷塑性变形，配流盘表面织构加工成形。
进一步，如图2所示，柔性模具3是由柔性化的离散单元9按照需求排列而成，离散单元9包括微单元压头8、保持架6和模具底座5，微单元压头8在保持架6上阵列组成，并设置在模具底座5上。
进一步，柔性模具3中的微单元压头8可根据预加织构的不同来选择不同的形貌特征，如：球冠状、圆柱状坑、V形槽状等表面织构形式。
进一步，如图3所示，微单元压头8是按照阵列方式排列，通过粘合剂与保持架6固定连接，保持架6通过粘合剂与模具底座5固定连接，形成可柔性组合的离散单元9，该离散单元式模具可根据工件织构区的大小和形状柔性组合，在非织构区用同尺寸的普通长方体填充。
进一步，优选的，粘合剂可使用焊锡膏，使用完毕可通过高温去除。
一种用于柱塞泵配流盘的织构制备方法，包括以下步骤：
S1、针对配流副表面织构的构型，提取离散单元压头，如：球冠状、圆柱状坑、V形槽状等表面织构形式，离散单元压头是将微单元压头按照规定的阵列方式排列，通过用粘合剂和保持架基座固定，形成可柔性组合的离散单元式模具；
S2、根据成形零件形状及表面织构化区域，将柔性化的微压头在模具底座阵列组合出整体模具，非织构区用同尺寸的普通长方体填充；
S3、将柔性模具定位在液压机的支撑座上，并将预加工工件配流盘使用专用夹具定位装卡于液压机工作头，配流盘夹具与液压机工作头通过球绞形式连接固定，以调节液压机工作头的力传递，使力的作用方向始终垂直于配流盘织构加工面，达到配流盘在加工过程中的受力均衡；
S4、液压机启动，调整工艺参数，控制工作头载荷、空行程速度、加载速度、保压时间，设定载荷区间为200N~700N，空行程速度为100mm/s,加载速度为15~20mm/s，保压时间为2s~5s确保成形工件完全发生塑性形变；
S5、如图4所示，加工工件配流盘与模具作用发生局部冷塑性变形，配流盘表面织构加工成形。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于柱塞泵配流盘的织构制备装置，其特征在于：包括液压机（1）、夹具（2）、柔性模具（3）和支撑座（4），所述液压机的工作头上安装有夹具（2），所述柔性模具（3）的底部与支撑座（4）连接，支撑座（4）固定于液压机（1）的工作台上；所述柔性模具（3）是由柔性化的离散单元（9）按照需求排列而成，根据工件织构区的大小和形状柔性组合，在非织构区用同尺寸的普通长方体填充；离散单元（9）包括微单元压头（8）、模具底座（5）和保持架（6），所述微单元压头（8）阵列在保持架（6）上，并设置在模具底座（5）上，所述微单元压头（8）是按照阵列方式排列，通过粘合剂与保持架（6）固定连接，所述保持架（6）通过粘合剂与模具底座（5）固定连接，形成可柔性组合的离散单元（9）。
2.根据权利要求1所述的一种用于柱塞泵配流盘的织构制备装置，其特征在于：所述柔性模具（3）中的微单元压头（8）根据预加织构的不同来选择不同的形貌特征。
3.根据权利要求1所述的一种用于柱塞泵配流盘的织构制备装置，其特征在于：所述粘合剂使用焊锡膏，使用完毕通过高温去除。
4.一种用于柱塞泵配流盘的织构制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、针对配流盘表面织构的构型，提取离散单元压头；
S2、根据成形零件形状及表面织构化区域，将柔性化的离散单元压头在模具底座阵列组合出整体模具，非织构区用同尺寸的普通长方体填充；
S3、将柔性模具定位在液压机的支撑座上，并将配流盘使用夹具定位装卡于液压机工作头；
S4、液压机启动，调整工艺参数，控制工作头载荷、空行程速度、加载速度、保压时间；
S5、配流盘与模具作用发生局部冷塑性变形，配流盘表面织构加工成形。
5.根据权利要求4所述的一种用于柱塞泵配流盘的织构制备方法，其特征在于：步骤S3中夹具与液压机工作头通过球铰形式连接固定，以调节液压机工作头的力传递，使力的作用方向始终垂直于配流盘织构加工面，达到配流盘在加工过程中的受力均衡。
6.根据权利要求4所述的一种用于柱塞泵配流盘的织构制备方法，其特征在于：步骤S4中的载荷区间为200N~700N，空行程速度为100mm/s，加载速度为15~20mm/s，保压时间为2s~5s。
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