[实用新型]一种软性磨粒流加工流道

说明书

技术领域

本实用新型涉及软性磨粒流精密加工领域，尤其涉及软性磨粒流加工流道。

背景技术

如今，制造业快速发展，人们对零件表面的精度要求越来越高，对零件自由曲面的精密加工可应用新型气囊抛光技术，现在加工的零件结构复杂化，模具制造中所涉及的沟、槽、孔、棱柱、棱锥、窄缝等结构化表面增多，对这些表面的精密光整加工技术研究却比较薄弱。液-固两相软性磨粒流加工是应用软性磨粒流在被加工工件的结构化表面形成湍流流动，配以约束模块，使被加工表面成为流道壁面的一部分，形成磨粒流道，磨粒流过该通道时，对壁面的粗糙处进行切削，实现结构化表面的无工具化精密加工。

加工流道的底座设计，约束流道和约束模块的设计与安装，软性磨粒流的输出、循环、回收都是重要部分。固-液两相软性磨粒流加工是以磨粒流的湍流为理论依据，以磨粒间的相互碰撞及磨粒与壁面间的碰撞为基础，对磨粒进行动力学分析，利用湍流流场中磨粒对壁面的切削作用，对被加工工件壁面粗糙处进行精密加工。该技术有效弥补了传统光整加工方法对结构化表面加工的劣势，同时也能够对其他复杂工件的表面加工，并且能够实现自动控制。

目前，加工所用的软性磨粒流加工流道采用单入口、单出口方式，流体从流道的入口流入，出口流出，最终回流至磨粒流储存箱。按照软性磨粒流加工的原理，对工件进行加工的软性磨粒流在磨粒流道内必须形成湍流流动，湍流中，磨粒运动的随机性有利于表面纹理无序化，直至实现结构化表面无工具镜面级加工。基于前期的实验状况，简单的单输入、单输出的加工流道存在以下缺点：①液压泵的压力或流量较低时，液压泵输出软性磨粒流的流速不能达到产生湍流时所需的最小速度，导致磨粒流道内的软性磨粒流的运动状态为层流状态，加工一段时间后，工件表面出现条纹，没有达到所期望的效果；②流体在流道入口的速度达到或超过产生湍流的最小速度，但是由于加工流道较长，在流动过程中能量损失，湍动能下降，在加工工件的后一部分，磨粒流基本为层流状态，致使工件后部分加工表面的层流痕迹明显，从而导致整个工件加工表面的加工效果不均匀。

发明内容

本实用新型要解决在实验过程中湍流效果不明显的问题，提出了一种增强湍流效果的软性磨粒流加工流道。

本实用新型的技术方案：

软性磨粒流加工流道，其特征在于：包括加工流道底座，所述底座是三棱柱结构，所述底座的三顶角上设有平行于底座各侧面的切面，所述三顶角的各切面上分别开有流体进口和流体出口；所述底座上表面的中心线处开有沉槽，所述沉槽内开有矩形槽，所述矩形槽的两端开有沉孔，所述矩形槽一端的沉孔与流体出口连通，另一端沉孔与两流体进口连通，所述流体进口通往沉孔的流道里端壁面上设有大螺距螺纹；所述矩形槽内安装有约束流道，所述约束流道上安放有约束模块，所述约束模块通过盖板固定在底座内。

进一步，所述沉孔的直径大于矩形槽的宽度。

进一步，所述盖板是长方体结构，所述盖板在长度方向中心线的两侧开有光孔，其通过双头螺柱和螺母配合固定在底座上。

进一步，所述约束模块是一T字形结构，包括平板和设立在平板上的约束主体，所述平板的长宽尺寸小于沉槽的长宽尺寸，其厚度与沉槽的厚度相等，所述约束主体的两个端面是梯形结构，其沿长度方向的尺寸是渐变状。

进一步，所述约束流道的横截面是矩形，其尺寸与矩形槽相同，所述约束流道的流道形状与约束主体的外形类似。

进一步，所述约束模块的平板和底座的沉槽之间设有密封圈。

本实用新型采用了流体冲撞与螺纹结构结合的方式来增强软性磨粒流湍流；所述流体冲撞是使流体分别从两个流道通过，所述两流道交汇于一点，流体通过流道后相撞于交汇点处，两股流体的连续冲撞，加上软性磨粒流里的固体颗粒的往复振荡运动，导致相撞区域的流体强烈混合，在混合的同时，湍流特征得到加强；所述螺纹结构是在流体通过的流道的管壁上加工出螺纹，所述螺纹的螺距较大，在壁面形成周期性的凹壁，以此增强湍流特征。

本实用新型的技术构思为：采用两个流体进口，两个流体进口互成一角度，来流沿流道从出口流出，最终沿回油管流回至磨粒流储存箱。在流体进口的后半部分设有大螺距的螺纹结构，高速软性磨粒流由流体进口进入，在通过大螺距的螺纹通道时，运动的流体额外获得一个旋转运动，增加了磨粒流运动的无规则性，当两进口的流体在底座的沉孔相汇聚时，两股流体相互冲击，进一步增加流体运动的无规则性。