一种提高铣削加工表面胶接密封效果的方法技术

本发明专利技术涉及一种胶接技术领域的方法，尤其涉及一种提高铣削加工表面胶接密封效果的方法，综合考虑加工参数和微观加工形貌对胶接密封效果的影响，通过加工实验、三维表面形貌测量的点云数据处理和胶接试验，建立胶接密封效果和表面形貌参数之间的关系，以及表面形貌参数和加工参数之间的关系，进而建立胶接密封效果和加工参数的直接关系，可以实现面向胶接密封效果的表面形貌设计以及加工参数设计，并且有助于揭示表面形貌以及加工过程对胶接密封效果的影响规律。可以同时实现面向胶接密封效果的表面形貌综合设计以及面向特定表面形貌的铣削加工参数设计，提高铣削加工表面胶接密封效果以及加工经济性。

A method to improve the sealing effect of milling surface adhesive

The present invention relates to a method of bonding technology field, especially relates to a method for improving the sealing effect of milling surface glue, considering the machining parameters and the machining micro morphology with the effect of sealing glue, through 3D surface topography measurement processing experiment, point cloud data processing and bonding test, building adhesive the relationship between sealing effect and surface morphology parameters, and the relationship between surface topography and machining parameters, and then establish the direct relationship between adhesive sealing effect and processing parameters, can be achieved for the adhesive sealing effect of surface shape design and processing parameters, and the influence rule help to reveal the surface morphology and the process of adhesive sealing effect. At the same time, we can realize the comprehensive design of the surface topography for the adhesive seal effect and the milling parameter design for the specific surface topography, improve the sealing effect and the processing economy of the milling surface.

【技术实现步骤摘要】
一种提高铣削加工表面胶接密封效果的方法
一本专利技术涉及一种胶接密封
的方法，尤其涉及一种提高铣削加工表面胶接密封效果的方法。
技术介绍
胶接技术广泛地应用于飞机制造以及汽车制造的工业生产中，用于两个表面的连接和密封，具有优良的连接效果和密封可靠性。例如，在汽车发动机的制造过程中，胶接大量的用于两个铣削加工表面的密封，其密封可靠性直接影响着发动机的服役效果，安全性和燃油经济性。因此，提升铣削加工表面的胶接密封效果对于改善发动机胶接密封性具有十分重要的意义。当前提高胶接密封效果的方法主要是从胶层本身以及胶接接头的宏观轮廓尺寸设计入手，通过控制胶层的厚度、利用表面处理增强表面胶层附着力、提高胶接剂特性，或者设计不同形状的接头，例如波浪型接头来提高胶接密封效果，而较少设计针对胶接面的三维形貌特性分析，建立三维形貌与胶接密封效果的关系；在实际加工过程中，往往仅从制造的角度，对加工过程进行优化设计。对于工业中铣削加工表面的胶接特性来说，还没有涉及到将加工过程和胶接过程结合起来统一分析，通过对加工表面形貌的设计，实现面向胶接密封效果的加工过程优化设计。因此，本领域的技术人员致力于开发一种提高表面胶接密封效果的方法，综合考虑加工参数和微观加工形貌对胶接密封效果的影响，通过实验研究揭示表面形貌以及加工过程对胶接密封效果的影响规律，进而实现加工过程优化设计，提高胶接密封效果。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，为了克服现有技术中对表面三维形貌综合参数与胶接密封效果的综合评价的缺乏，以及对胶接密封效果评价和加工过程评价的割裂，本专利技术提出一种提高铣削加工表面胶接密封效果的方法，可以同时实现面向胶接密封效果的表面形貌综合设计以及面向特定表面形貌的铣削加工参数设计，提高铣削加工表面胶接密封效果以及加工经济性。本专利技术是按照下述技术方案实现的。本专利技术提供的一种提高铣削加工表面胶接密封效果的方法，包括如下步骤：步骤1，设计加工方案；根据目标表面质量和工件材料，选择加工方式和切削路径，设计加工参数，所述加工参数包括转速v(r/min)、进给率f(mm/min)、切削深度ap(mm)、径向切深ae(mm)等；所述目标表面质量包括表面粗糙度Ra，Rx是关于所述加工参数的函数：Ra＝f(v,f,ae,ap)，通过所述加工参数的选取可以实现不同粗糙度表面的加工。进一步地，所述加工参数的选取，采用的方法包括DOE设计、正交试验设计。步骤2，铣削加工，获得目标表面质量的试件；选取试件的局部表面作为表面加工区域，根据所述步骤1中设计的加工参数，对所述表面加工区域进行铣削加工,获得所述目标表面质量的加工表面，所述铣削加工过程包括粗铣和精铣。进一步地，所述试件为长方体毛坯件，所述表面加工区域为所述试件端面上的矩形区域；所述粗铣加工的总深度为1-ae(mm)；所述精铣加工在所述粗铣加工之后，所述精铣加工的径向切深为ae(mm)；每种所述加工参数的试件表面加工两件，构成胶接拉伸试验过程中所需的试件。步骤3，测量加工表面粗糙度以及三维形貌点云数据；对所述加工表面进行测量，得到表面粗糙度值和三维形貌点云的高度数据Z(x,y),其中x,y分别为点云中的点在测量表面的横轴和纵轴坐标。进一步地，使用MATLAB软件分析处理三维形貌点云数据获得表面参数。步骤4，三维形貌点云数据处理，建立表面参数与加工参数的关系；通过对三维形貌点云的数据处理获得表示表面形貌的参数值，进一步确定表面参数与加工参数之间的函数关系：Qface＝f1(v,f,ae,ap)。进一步地，通过对三维形貌点云的处理获得的表示表面形貌的参数值，包括三维粗糙度Sa、偏斜度Ssk、陡峭度Sku，以及基于灰度共生矩阵的参数熵Entropy、对比度Contrast、能量Energy等；进一步地，所述表面参数Qface包括表面粗糙度Ra、三维粗糙度Sa、偏斜度Ssk、陡峭度Sku，以及基于灰度共生矩阵的参数熵Entropy、对比度Contrast、能量Energy中的单个参数或多个参数的集合，即：Qface＝(Ra,Sa,Ra,Ssk,Sku,Energy,Entropy,Contrast)。进一步地，为获得所述表面参数和所述加工参数之间的关系所采用的方法包括神经网络算法、响应面法。步骤5，胶接密封效果测试；将测量完毕的试件进行胶接试验；包括清洗、涂胶、保压、拉伸，获得拉伸曲线，得到断裂时的位移mmax以及剪切强度σmax。步骤6，建立胶接性能与表面参数及加工参数的关系；分析实验结果，确定胶接密封效果与表面参数的关系：Qadhesive(mmax，σmax)＝f2(Qface)进而，建立胶接密封效果与加工参数之间的关系：Qadhesive(mmax，σmax)＝f2(f1(v，f，ae，ap))进一步地，包括采用神经网络算法、响应面法获得所述胶接密封效果和所述表面参数，以及所述胶接密封效果和所述加工参数之间的关系。进一步地，所述胶接密封效果包括剪切强度σmax，采用高斯拟合公式，得到所述剪切强度与所述表面粗糙度之间的关系为：进一步可得所述剪切强度和所述加工参数之间的关系：进一步地，在所述步骤6中，还包括，依据所述胶接试验结果，调整所述表面参数的范围，以获得其他形貌的胶接特性；并依据调整后的所述表面参数，重新设计加工方案，调整所述加工参数和加工策略，以获得不同形貌和具有不同表面纹理的加工表面；最终，获得更加全面的所述加工参数和所述表面参数、所述表面参数和所述胶接密封效果之间的关系。步骤7，面向胶接性能的加工过程参数优化；依托胶接密封效果和加工参数的关系函数，结合通用的加工过程评价函数，将胶接密封效果和加工经济性作为目标函数，建立多目标优化函数，实现对加工参数的优化设计，以提高胶接密封效果的同时提高加工经济性。进一步地，以所述胶接密封效果和所述加工参数的关系函数、加工过程材料去除率函数，建立多目标优化函数，采用神经网络优化算法，获得加工参数的最优值。分别以拉伸剪切强度σmax和材料去除率优化函数可以设计为：与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术通过加工实验、三维表面形貌测量的点云数据处理和胶接试验，建立胶接密封效果和表面形貌参数之间的关系，以及表面形貌参数和加工参数之间的关系，进而建立胶接密封效果和加工参数的直接关系，一方面可以实现面向胶接密封效果的表面形貌设计以及加工参数设计，另一方面，有助于揭示表面形貌以及加工过程对胶接密封效果的影响规律。同时依托胶接密封效果和加工参数的关系函数，结合通用的加工过程评价函数，将胶接密封效果和加工经济性作为目标函数，可以建立多目标优化函数，实现对加工参数的优化设计，在提高胶接密封效果的同时提高加工经济性，具有十分重要的工程实际价值。通过案例表明，表面并不是表面粗糙度越小时胶接密封效果好，而是具有一定粗糙度的表面胶接密封效果好。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施例的提高铣削加工表面胶接密封效果的方法流程图；图2是本专利技术的一个较佳实施例中毛坯件示意图和加工件实例图；图3是本专利技术的一个较佳实施例中胶接接头示意图；图4是本专利技术的一个较佳实施例中具有不同粗糙度表面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高铣削加工表面胶接密封效果的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，设计加工方案；根据目标表面质量和工件材料，选择加工方式和切削路径，设计加工参数，所述加工参数包括转速v(r/min)、进给率f(mm/min)、切削深度ap(mm)、径向切深ae(mm)等；所述目标表面质量包括表面粗糙度Ra，所述表面粗糙度是关于所述加工参数的函数，通过所述加工参数的选取可以实现不同粗糙度表面的加工：Ra＝f(v,f,ae,ap)；步骤2，铣削加工，获得目标表面质量的试件；选取试件的局部表面作为表面加工区域，根据所述步骤1中设计的加工参数，对所述表面加工区域进行铣削加工,获得所述目标表面质量的加工表面，所述铣削加工过程包括粗铣和精铣；步骤3，测量加工表面粗糙度以及三维形貌点云数据；对所述加工表面进行测量，得到表面粗糙度值和三维形貌点云的高度数据Z(x,y),其中x,y分别为所述三维形貌点云中的点在测量表面的横轴和纵轴坐标；步骤4，三维形貌点云数据处理，建立表面参数与加工参数的关系；通过对所述三维形貌点云的数据处理获得表示表面形貌的参数值，进一步确定表面参数Qface与所述加工参数之间的函数关系：Qface＝f1(v,f,ae,ap)；步骤5，胶接密封效果测试；将测量完毕的试件进行胶接试验；所述胶接试验包括清洗、涂胶、保压、拉伸等步骤，并获得拉伸曲线，得到断裂时的位移mmax以及剪切强度σmax；步骤6，建立胶接密封效果与表面参数及加工参数的关系；分析试验结果，确定胶接密封效果Qadhesive与所述表面参数的关系：Qadhesive(mmax，σmax)＝f2(Qface),进而，建立所述胶接密封效果与所述加工参数之间的关系：Qadhesive(mmax，σmax)＝f2(f1(v，f，ae，ap))；步骤7，面向胶接性能的加工过程参数优化；依托所述胶接密封效果和所述加工参数的关系函数，结合通用的加工过程评价函数，将所述胶接密封效果和加工经济性作为目标函数，建立多目标优化函数，实现对所述加工参数的优化设计，以提高胶接密封性能的同时提高加工经济性。...

【技术特征摘要】
1.一种提高铣削加工表面胶接密封效果的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，设计加工方案；根据目标表面质量和工件材料，选择加工方式和切削路径，设计加工参数，所述加工参数包括转速v(r/min)、进给率f(mm/min)、切削深度ap(mm)、径向切深ae(mm)等；所述目标表面质量包括表面粗糙度Ra，所述表面粗糙度是关于所述加工参数的函数，通过所述加工参数的选取可以实现不同粗糙度表面的加工：Ra＝f(v,f,ae,ap)；步骤2，铣削加工，获得目标表面质量的试件；选取试件的局部表面作为表面加工区域，根据所述步骤1中设计的加工参数，对所述表面加工区域进行铣削加工,获得所述目标表面质量的加工表面，所述铣削加工过程包括粗铣和精铣；步骤3，测量加工表面粗糙度以及三维形貌点云数据；对所述加工表面进行测量，得到表面粗糙度值和三维形貌点云的高度数据Z(x,y),其中x,y分别为所述三维形貌点云中的点在测量表面的横轴和纵轴坐标；步骤4，三维形貌点云数据处理，建立表面参数与加工参数的关系；通过对所述三维形貌点云的数据处理获得表示表面形貌的参数值，进一步确定表面参数Qface与所述加工参数之间的函数关系：Qface＝f1(v,f,ae,ap)；步骤5，胶接密封效果测试；将测量完毕的试件进行胶接试验；所述胶接试验包括清洗、涂胶、保压、拉伸等步骤，并获得拉伸曲线，得到断裂时的位移mmax以及剪切强度σmax；步骤6，建立胶接密封效果与表面参数及加工参数的关系；分析试验结果，确定胶接密封效果Qadhesive与所述表面参数的关系：Qadhesive(mmax，σmax)＝f2(Qface),进而，建立所述胶接密封效果与所述加工参数之间的关系：Qadhesive(mmax，σmax)＝f2(f1(v，f，ae，ap))；步骤7，面向胶接性能的加工过程参数优化；依托所述胶接密封效果和所述加工参数的关系函数，结合通用的加工过程评价函数，将所述胶接密封效果和加工经济性作为目标函数，建立多目标优化函数，实现对所述加工参数的优化设计，以提高胶接密封性能的同时提高加工经济性。2.如权利要求1所述的提高铣削加工表面胶接密封效果的方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述加工参数的选取方法包括DOE设计、正交试验设计。3.如权利要求1所述的提高铣削加工表面胶接密封效果的方法，其特征在于，所述在所述步骤2中，所述试件为长方体毛坯件，所述表面加工区域为所述试件端面上的矩形区域；所述粗铣加工的总深度为1-ae(mm)；ae所述精铣加工在所述粗铣加工之后，所述精铣加工的径向切深为ae(mm)；每种所述加工参数的试件表面加工两件，构成胶接拉伸试验过程中所需的试件。4.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪萍，金隼，刘顺，杨夫勇，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31