一种机械装备拟织构化装配结合面设计方法

摘要

本发明公开了一种机械装备拟织构化装配结合面设计方法，包括硬化区和非硬化区；所述的硬化区设计成织构状的分布形态，即设置有硬化织构；所述的硬化织构设计成平的，有别于传统的凹型或凸型织构，称为“拟织构”，可为方形、菱形、圆形、椭圆形、三角形、长条形或任意几种形状的组合，且可设计于互相配对的装配结合面组的单面或双面上。本发明通过在装配结合面上设计平的硬化织构，可以有效改变装配结合面的接触刚度和接触阻尼，以改善机械装备装配结合面的动力学性能。

权利要求

1.一种机械装备拟织构化装配结合面设计方法，其特征在于，在装配结合面上设计硬化区(1)和非硬化区(2)；其中，所述的硬化区(1)设置有若干硬化织构，硬化织构是平的，呈现为织构化硬化区，织构化硬化区面积占整个装配结合面总面积的10％～90％；硬化织构是通过对装配结合面基材进行表面硬度改性得到的，硬化织构的表面与装配结合面平齐；

其中，装配结合面包括第一配合面和与第一配合面相匹配的第二配合面，所述的硬化织构设置于第一配合面上、第二配合面上或同时设置在第一配合面和第二配合面上；

硬化织构能够提升装配结合面的接触刚度；

所述的硬化织构为方形硬化织构(3)、菱形硬化织构(4)、圆形硬化织构(5)、椭圆形硬化织构(6)、三角形硬化织构(7)、长条形硬化织构(8)中的一种或几种；

圆形硬化织构(5)的直径为10～500um，深度为2～50um；

方形硬化织构(3)的边长为10～500um，深度为2～50um。

2.根据权利要求1所述的一种机械装备拟织构化装配结合面设计方法，其特征在于，所述的硬化织构呈行或/和列排布。

3.根据权利要求2所述的一种机械装备拟织构化装配结合面设计方法，其特征在于，每行或每列硬化织构与装配结合面边界呈0°～90°。

4.根据权利要求1所述的一种机械装备拟织构化装配结合面设计方法，其特征在于，相邻圆形硬化织构(5)的中心距为其直径的1.2～10倍。

5.根据权利要求1所述的一种机械装备拟织构化装配结合面设计方法，其特征在于，相邻方形硬化织构(3)的间距为方形硬化织构(3)边长的0.5～10倍。

说明书

一种机械装备拟织构化装配结合面设计方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种机械装备装配结合面，具体是指一种机械装备拟织构化装配结合面设计方法。

背景技术

[0002] 机械装备都不是由单一的零件组成，为了实现不同功能和不同性能，机械装备往往由各种各样的零件按照装配的要求组合起来。零件之间相互连接构成的接触表面被称为装配结合面，其在机械装备中无处不在。接触刚度和接触阻尼对机械装备装配结合面的动力学特性有显著影响。

发明内容

[0003] 本发明针对现有技术的不足，目的在于提出一种机械装备拟织构化装配结合面设计方法，通过在传统装配结合面表面上设计平的硬化织构，以改变装配结合面的接触刚度和接触阻尼，实现改善机械装备装配结合面动力学性能的目的。

[0004] 为达到以上目的，本发明采取的技术方案为：

[0005] 一种机械装备拟织构化装配结合面设计方法，在装配结合面上设计硬化区和非硬化区；其中，所述的硬化区设置有若干硬化织构，硬化织构的表面与装配结合面平齐，呈现为织构化硬化区，织构化硬化区面积占整个装配结合面总面积的10％～90％。

[0006] 本发明进一步的改进在于，所述的硬化织构为方形硬化织构、菱形硬化织构、圆形硬化织构、椭圆形硬化织构、三角形硬化织构、长条形硬化织构中的一种或几种。

[0007] 本发明进一步的改进在于，所述的硬化织构呈行或/和列排布。

[0008] 本发明进一步的改进在于，每行或每列硬化织构与装配结合面边界呈0°～90°。

[0009] 本发明进一步的改进在于，装配结合面包括第一配合面和与第一配合面相匹配的第二配合面，所述的硬化织构设置于第一配合面上、第二配合面上或同时设置在第一配合面和第二配合面上。

[0010] 本发明进一步的改进在于，硬化织构为圆形硬化织构时，圆形硬化织构的直径为10～500um，深度为2～50um。

[0011] 本发明进一步的改进在于，相邻圆形硬化织构的中心距为其直径的1.2～10倍。

[0012] 本发明进一步的改进在于，硬化织构为方形硬化织构时，方形硬化织构的边长为10～500um，深度为2～50um。

[0013] 本发明进一步的改进在于，相邻方形硬化织构的间距为方形硬化织构边长的0.5～10倍。

[0014] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明通过采用诸如激光温喷丸强化技术进行表面改性在装配结合面上设计硬化织构，并且硬化织构是平的，有别于传统的凹型或凸型织构，故称硬化织构为“拟织构”，本发明通过设置硬化织构，可以有效改变装配结合面的接触刚度和接触阻尼，具体为提升装配结合面的接触刚度，且具有减振隔振的优点，实现改善机械装备装配结合面动力学性能的目的。本发明所述的拟织构化装配结合面设计方法在航空发动机和压力容器等装备的法兰盘装配件上有应用前景。

附图说明

[0015] 图1是拟织构化装配结合面俯视图；

[0016] 图2是装配结合面组A侧视图(单面拟织构化)；

[0017] 图3是装配结合面组B侧视图(双面拟织构化)；

[0018] 图4是装配结合面组A中第一零件的三视图；其中，(a)为沿图(c)中M-M线的剖视图，(b)为沿图(c)中N-N线的剖视图，(c)为俯视图；

[0019] 图5是装配结合面组A中第二零件的三视图；其中，(a)为沿图(c)中S-S线的剖视图，(b)为沿图(c)中T-T线的剖视图，(c)为俯视图；

[0020] 图6是装配结合面组B中第三零件的三视图；其中，(a)为沿图(c)中W-W线的剖视图，(b)为沿图(c)中H-H线的剖视图，(c)为俯视图；

[0021] 图7是装配结合面组B中第四零件的三视图；其中，(a)为沿图(c)中P-P线的剖视图，(b)为沿图(c)中Q-Q线的剖视图，(c)为俯视图；

[0022] 图中：1-硬化区(深色区域)，2-非硬化区，3-方形硬化织构，4-菱形硬化织构，5-圆形硬化织构，6-椭圆形硬化织构，7-三角形硬化织构，8-长条形硬化织构，9-第一零件，10-第二零件，11-第三零件，12-第四零件。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。

[0024] 参见图1，本发明装配结合面上设计有硬化区1和非硬化区2，其中，硬化区1设计成织构状的分布形态，即设置有硬化织构，呈现为织构化硬化区。硬化织构是通过技术手段，如激光温喷丸强化技术(Warm laser peening)，对装配结合面基材进行表面改性得到的，故硬化织构的表面与装配结合面平齐。硬化织构设计成方形硬化织构3、菱形硬化织构4、圆形硬化织构5、椭圆形硬化织构6、三角形硬化织构7、长条形硬化织构8中的一种或任意几种形状组合。

[0025] 所述的硬化织构呈一定角度呈行或/和列排布，每行或每列硬化织构与装配结合面边界呈0°～90°。

[0026] 所述的硬化织构是平的，有别于传统的凹型或凸型织构，故称硬化织构为“拟织构”。

[0027] 所述的织构硬化层厚度、硬化织构尺寸与装配结合面接触刚度和接触阻尼密切相关。

[0028] 装配结合面包括第一配合面和与第一配合面相匹配的第二配合面，所述的硬化织构设置于第一配合面上、第二配合面上或同时设置在第一配合面和第二配合面上。即，所述的硬化织构设置于互相配对的装配结合面组的单面(见图2)或双面(见图3)上。

[0029] 实施例1

[0030] 以图2所示的装配结合面组A单面硬化织构化为例，结合图4和图5进一步说明本发明。装配结合面组A由第一零件9和第二零件10组成。图4所示的第一零件9上设置了圆形硬化织构5。圆形硬化织构5与结合面边界呈60°排布。图5所示的第二零件10上未设置任何硬化织构，即第二零件10上各个位置的硬度值均保持一致。圆形硬化织构5的直径为10～500um，深度为2～50um。圆形硬化织构5横向和纵向方向的中心距为其直径的1.2～10倍。圆形硬化织构5区域的面积占整个装配结合面总面积的10％～90％。

[0031] 实施例2

[0032] 以图3所示的装配结合面组B双面硬化织构化为例，结合图6和图7进一步说明本发明。装配结合面组B由第三零件11和第四零件12组成。图6所示的第三零件11上设置了菱形硬化织构4。菱形硬化织构4与结合面边界呈垂直(90°)排布。菱形硬化织构4的边长为10～500um，深度为2～50um。图7所示的第四零件12上设置了方形硬化织构3。方形硬化织构3与结合面边界呈垂直(90°)排布。方形硬化织构3的边长为10～500um，深度为2～50um。方形硬化织构3和菱形硬化织构4在横向和纵向方向的间距为方形硬化织构3边长的0.5～10倍。方形硬化织构3和菱形硬化织构4区域的面积占整个装配结合面总面积的10％～90％。

[0033] 所述的织构硬化层厚度、硬化织构尺寸与装配结合面接触刚度和接触阻尼密切相关，在普通装配结合面上设置硬化织构往往可以提高结合面的接触刚度，且提升能力往往与织构硬化层的厚度和尺寸成正比；同时通过合理设置硬化织构还具有减振隔振效果。

[0034] 本发明通过在装配结合面上设计平的硬化织构，可以有效改变装配结合面的接触刚度和接触阻尼，实现改善机械装备装配结合面动力学性能的目的。

[0035] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，亦均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。