十字接头零件分析
复合材料RTM十字形接头力学性能研究
第53卷第3期2021年6月Vol.53No.3Jun.2021南京航空航天大学学报Journal of Nanjing University of Aeronautics&Astronautics复合材料RTM十字形接头力学性能研究叶聪杰1，古兴瑾2，袁坚锋1，高苏旭2（1.上海飞机设计研究所，上海201210；2.南京航空航天大学航空学院，南京210016）摘要：针对某型飞机复合材料扰流板接头，选取典型十字连接区为研究对象，研究4点弯载荷作用下采用树脂传递模塑（Resin transfer moulding，RTM）成型工艺的十字接头典型件的极限承载能力，分析其损伤破坏模式，为复合材料RTM接头的设计强度分析提供参考。
论文通过典型细节件4点弯曲试验，测量了其极限承载能力，获得了试件典型破坏模式；同时基于商用ABAQUS有限元软件平台，建立了十字连接区典型细节件有限元模型，数值模拟了其损伤破坏过程。
通过比较数值模拟结果和试验结果，验证了数值模拟的可行性。
关键词：复合材料；树脂传递模塑；十字接头；数值模拟中图分类号：TB33文献标志码：A文章编号：1005⁃2615（2021）03⁃0381⁃07Mechanical Behavior of RTM Composite Cross JointsYE Congjie1，GU Xingjin2，YUAN Jianfeng1，GAO Suxu2（1.Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai201210，China；2.College of Aerospace Engineering，Nanjing University of Aeronautics&Astronautics，Nanjing210016，China）Abstract:Aiming at the composite spoiler joint of a certain aircraft，the typical cross joint area is selected as the research object to study its ultimate load bearing capacity of the RTM（Resin transfer moulding）formed composite spoiler joint under the four point bending load.Its damage and failure mode is analyzed，and a reference for the design of RTM formed composite joints is provided.A finite element model of the typical detail of the cross connection area is established and its damage process is simulated using the commercial software ABAQUS.The simulated results agree well with the experimental data and thus the feasibility of the numerical simulations is verified.Key words:composite；resin transfer moulding（RTM）；cross joints；numerical simulation相对于金属材料，复合材料具有比较高的比强度、比刚度及良好的抗疲劳性和耐介质腐蚀性，因此在航空航天领域得到了广泛应用［1］。
十字形零件的车削加工
图 1 出气接头成品
表 1 数车加工工艺卡内容（单位$ mm)
零件名
出气接头
材料 错 数量 4000
工
工
工 要
夹具 刀具 量具
1
:中心钻定位 屮4.5 22，保
f孔 ％
数
用 夹具
头 卡尺
2
$ 端 面 ，： !11.11， 16.5，保持 数
，结合上表
图3 夹头
图4 压块
出气接头毛胚材料是外购精压铸件$
19060310AW-Q61-C* 。出气接头结构主要分为两个
分 ： 是 装 夹 分 ， 呈 对称十字形，分布三
个 用 于 连 接 螺 ，中 方 右 头
一
形 ％右
是要则是待加工分。
由 于 （图 1 加工零件）批 量 4000件的生产，如按
照加工& 件
量 ）加 工 方 ，则
。
加 工 要 合 考 虑 $ 整个出气接头结是呈十字结
规 则 零 件 ，主 要 选 用 数 控车 ，合 理 编 排 加 工工 艺 、
设 计 制 作 用 夹 具 、选用合适刀具等。
二 、加工工艺过程
据 的加工条件和出气接头加工内容，数控车
加工工艺过程
1。
2 . 夹具制造
用 夹具
刀 卡尺
；
3
车：右端倒角90。: ％ 数
用 夹具
刀 卡尺
4
:螺纹倒角，退刀槽
数车
用 夹具
切槽 刀
卡尺
游标
5
车： 屮11.11，
螺纹大径 15
数车
用 夹具
十字接头
目录一. 零件零件结构分析 ----------------------------------11.零件作用2.零件图样分析二. 零件技术要求分析-------------------------------- --11.确定毛坯的制造形式 ------------------------------12.毛坯的设计 --------------------------------------13.基面的选择---------------------------------------2 三．零件加工工艺规程--------------------------------- -21.工艺过程分析2.确定切削用量及加工工时四．夹具设计------------------------------------------7 五．简单工序的数控加工程序----------------------------9 六．小结----------------------------------------------10 七 .参考文献 -----------------------------------------11一．零件结构分析1.零件的作用：十字接头为液压系统中常用的一种元件，主要用于连接液压管路之间的压力传动，所以对外形尺寸、形位公差要求不高，主要注意抗压、密封、接口锥度的问题。
2.零件的图样分析：（1）十字接头的内孔端部都有相同的1:10锥孔。
用1:10锥度塞规检查锥孔时，其接触面不少于85%。
（2）十字接头的四个外螺纹均为细牙螺纹M20X1.5。
（3)十字接头φ8mm必须贯通。
二. 零件技术要求分析1.确定毛坯的制造形式：零件材料为Q235-A，考虑到液压元件所需的抗压、密封等要求，在中小批量的生产过程中一般采用锻造成型，锻造精度为2级，保证铸件的外形尺寸要求，减少后期加工工序。
2.毛坯的设计：根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下：(1）4XM20X1.5细牙螺纹需要粗车、精车外圆，以及螺纹加工，所以毛坯尺寸定为φ25。
十字接头加工工艺设计过程说明书——机械制造技术课设
引言机械制造工艺学（machinery technology）是研究集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体的一个新兴技术与新型工业，归纳总结机械制造工艺的科学理论与实践，探索解决工艺过程中遇到的实际问题，从而揭示出一般规律的一门科学。
主要包括机械加工工艺规程的制订、机床夹具设计原理、机械加工精度、加工表面质量、典型零件加工工艺、机器装配工艺基础、机械设计工艺基础、现代制造技术及数控加工工艺等部分。
加工工艺课程设计是我们在学习数控加工工艺、机械加工实训及其他有关课程之后进行的一个重要的实践性教学环节，是第一次较全面的工艺设计训练，其目的是培养学生运用机械制造工艺学及有关课程的知识,分析和解决工艺问题的能力,初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。
能根据被加工零件的技术要求,运用夹具设计的基本原理和方法,学会拟订夹具设计方案,完成夹具结构设计,初步具备设计出高效,省力,经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。
以进一步巩固、深化、扩展本课程所学到的理论知识，强化工艺设计能力。
通过加工工艺课程设计，同学应进一步提高识图、制图和机械设计的水平；掌握机械加工工艺设计的方法，学会查阅和运用有关专业资料、手册等工具书；培养独立思考和工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。
加工工艺设计课程要求我们应该像真正在工厂工作一样的严格要求自己，必须以科学务实和诚信负责的态度对待自己所做的技术决定、数据和计算结果，培养良好的工作风。
1零件工艺分析十字接头已经广泛被用到各个技术领域，随着技术的不断进步，生产都向自动化、专业化和大批量化的方向发展。
这就要求企业提高生产率，提高利用率, 减少浪费降低成本。
在十字接头越发体现出其广阔的应用领域和市场前景。
特别是近华来与微电子、计算机技术相结合后，使十宇接头;进入了一个新的发展阶段。
为适应机械设备的要求，十字接头的设计要求和技术领的拓展还需要不断的更新。
往复压缩机十字头与活塞杆连接部件简介
往复压缩机十字头与活塞杆连接部件简介1 引言石油化工、煤化工、氮肥等行业中用到的大中型往复压缩机，其十字头与活塞杆的连接部件对于压缩机的可靠运行是至关重要的。
连接部件因采用液压拉伸的方式进行紧固，从而获得了良好的连接性能。
笔者从结构形式、工作原理、活塞止点间隙调整、操作事项等方面对其进行了介绍。
2 HLX型液压紧固拉伸器HLX型液压紧固拉伸器作为十字头与活塞杆的连接部件，液压扩张体置于其内，故连接部件本身具有液压拉伸性能，不需借助其他拆装工具。
加氢裂化装置4M50型新氢压缩机十字头与活塞杆连接部件采用的是HLX-125型液压紧固拉伸器，该部件（见图1）由装在活塞杆尾部的止推环、旋入十字头内部的螺纹套、扩张体、锁紧螺母4大部分组成。
2.1 工作原理手动超高压油泵产生的高压油通过高压油接口，注入扩张体内的腔室后推动压力活塞产生运动。
螺纹套的左右两端面将作为承载部位，最终迫使活塞杆尾部产生弹性变形，将锁紧螺母旋入十字头颈部端面便可实现定位。
高压油泄压后，由于活塞杆的弹性变形产生的巨大预紧力，紧紧作用在螺纹套左侧端面和十字头轴颈端面上，使十字头与螺纹套、锁紧螺母与扩展体间的连接螺纹受力，从而实现整个连接部件的紧固。
由于活塞的止点间隙值较小，在首次确认螺纹套位置后初测止点间隙时，盘车撞缸的风险很大。
笔者曾经历过盘车撞缸，造成连接部件螺纹咬合损坏的尴尬场景。
为了规避此风险，建议采取“缸盖先不装配，内止点间隙值预留够大，然后逐渐调小内止点间隙值”的办法。
（3）为了提高下次检修在此环节的装配效率，避免撞缸，在完成上述步骤后，打压松脱锁紧螺母，拆卸调整环与螺纹套间的紧定螺钉，仅旋转调整环使其与十字头轴颈端面贴合，复上紧定螺钉。
此做法的目的在于很容易地将螺纹套选入十字头内的位置固化，下次检修时装配人员不依赖于拆卸时对螺纹套位置的记忆或标识，可将活塞（杆）一次装配到位。
2.3 结构特点及操作事项（1）活塞杆尾部采取缩颈结构的目的在于容易被拉伸，检修人员应关注其被多次拉伸后的累积塑性变形量，超差后强制报废。
十字头与十字头销的检修
十字头与十字头销的检修十字头和十字头销是机械传动中常用的一种连接件，安装位置多为传动轴上。
它们连接两个轴，传递转矩和动力，具有结构简单、可靠性高、承载能力大的特点。
然而，在使用过程中，十字头和十字头销也会出现磨损、松动等问题，需要进行检修维护，下面详细介绍十字头和十字头销的检修方法。
一、检查零件在进行十字头和十字头销的检修前，需要对零件进行检查。
首先，检查十字头销的直径是否符合规定，是否有裂纹和断裂。
如果有这些问题，则必须更换。
其次，检查十字头的各个部分是否有异物、损坏和磨损。
如果有异物，则清除。
如果有损坏和磨损，可以选择更换或修复。
二、检查间隙在拆卸十字头和十字头销时，要测量它们之间的间隙。
这个间隙是很重要的参数，如果不在规定范围内，就需要进行调整。
检查前，应让十字头和十字头销在传动轴上相交，并测量其间的最大间隙。
三、检查松动如果十字头和十字头销松动，会使得机器产生噪音，并可能导致其它部件的磨损和故障。
在拆卸十字头和十字头销时，应检查它们之间的松动。
可以通过轻轻晃动十字头和十字头销来检查松动，如果存在松动，就要考虑做出必要的调整。
四、更换若检查发现十字头或十字头销的损坏或磨损超出规定范围，则必须进行更换操作。
更换时，应注意正确的选择和安装方式。
五、润滑十字头和十字头销需要持续得到充分的润滑，以确保其正常工作。
在进行检修时，可以将其润滑油清洗，并添加新的放入。
在润滑时，应确保润滑油质量过关、添加量准确。
六、拆卸安装在拆卸十字头和十字头销时，应记录其位置，以便在重新安装时恢复相同的状态。
在安装时，应按照规定的顺序进行，并注意螺纹松紧和严密度。
对于一些更复杂的连接件，还需要在拆卸时记录连接的各个部分和安装顺序，以确保正确安装。
十字头和十字头销的检修是机器维护中不可避免的一环。
熟练掌握十字头和十字头销的检修方法，不仅可以延长它们的寿命，也能保障机器的正常工作。
十字头滑套加工实用工艺分析报告
⼗字头滑套加⼯实⽤⼯艺分析报告⼗字头滑套加⼯⼯艺分析（⼩批量）1.零件分析 1.1零件的作⽤⼗字头滑套位于轴的端部，连接轴与下⼀级的传动部件，起到传递扭矩与动⼒的作⽤。
1.2零件的材料零件材料采⽤HT200，这是⼀种灰⼝铸铁，其铸造性能优良，切削加⼯性能、减震性能和耐磨性好，适于制造套筒类零件。
1.3⼯艺分析图1 ⼗字头滑套零件有以下加⼯表⾯：（1）010.0190-Φmm 定位凸台；（2）10.002.0190++Φmm 定位⽌⼝；（3）15.006.0180++Φmm 孔；（4）335Φmm 外圆表⾯；（5）320Φmm 外圆表⾯；（6）左右两端各14个22Φmm 的孔；（7）8个M6的螺孔。
加⼯表⾯的位置公差要求：（1）010.0190-Φmm 定位凸台与15.006.0180++Φmm 孔的同轴度公差为05.0Φmm 。
（2）10.002.0190++Φmm 定位⽌⼝与15.006.0180++Φmm 孔的同轴度公差为05.0Φmm 。
2.确定⽑胚 2.1确定⽑胚种类该零件形状较为复杂，故⽑胚选择⽤⾦属模砂型铸造的⽅法得到，材料为HT200。
2.2确定加⼯余量、⽑胚尺⼨（1）两端外圆⽆公差要求，表⾯粗糙度的要求为Ra12.5，需粗车再半精车。
两端外圆的双边余量各取5mm ，则⽑胚两端的外圆直径分别为340Φ和325Φ。
（2）零件左端⾯⽆公差要求，表⾯粗糙度要求为Ra12.5，需粗铣再半精铣。
留5mm 加⼯余量。
左端⾯有⼀定位⽌⼝，孔不深，可通过车削得到，其表⾯粗糙度要求为Ra3.2，且有尺⼨和位置公差要求，原则上需要粗车、半精车和精车的加⼯⼯序来满⾜要求，但左端⾯已进⾏了粗加⼯，所以⽌⼝只需半精车再精车即可。
（3）右端⾯的表⾯粗糙度要求为Ra3.2，要满⾜表⾯粗糙度要求，可对端⾯先粗铣再半精铣，留5mm 加⼯余量。
右端⾯上有⼀定位凸台，凸台外圆表⾯粗糙度要求为Ra3.2，且有公差和位置度要求，加⼯要求⽐较⾼，对右端⾯车削可得到凸台，原则上需粗车、半精车再精车，同理，右端⾯已进⾏粗加⼯，所以凸台只需半精车再精车即可。
十字头夹具设计说明书
课程设计说明书题目：十字头加工艺018.0020+Φ工装夹具设计专业：机械设计制造及其自动化 班级：机自082班 ：锴学号：**********指导老师：志峰目录第一部分：工艺设计说明书.............................................................. 错误!未定义书签。
一、零件图的工艺分析 ......................................................................................................... 错误!未定义书签。
1.1 十字头零件的功用和原理分析............................................................................................................................. - 1 - 1.2 十字头的结构分析.................................................................................................................................................... - 1 -1.3 零件图纸分析 ............................................................................................................................................................. - 1 -1.4 主要技术条件 ............................................................................................................................................................. - 2 -二、毛坯的材料及生产类型的确定.................................................................................................................... - 3 -2.1 毛坯类型和批量的确定........................................................................................................................................... - 3 -2.2 毛坯制造方法的确定 ............................................................................................................................................... - 3 -三、工艺规程的编制................................................................................................................ 错误!未定义书签。
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十字接头零件分析
十字接头已经广泛被用到各个技术领域，随着技术的不断进步，生产都向着自动化、专业化和大批量化的方向发展。
这就要求企业提高生产率，提高利用率。
减少浪费降低成本。
在十字接头越发体现出其广阔的应用领域和市场前景。
特别是近年来与微电子、计算机技术相结合后，使十字接头进入了一个新的发展阶段。
为适应机械设备的要求，十字接头的设计要求和技术领域的拓展还需要不断的更新。
s : Cross joints. Automation. Technology
1、设计的目的
机械制造技术设计是培养机械工程类专业学生应职应岗能力的重要实践性教学环节，它要求学生能全面综合地运用所学的理论和实践知识，进行零件机械加工工艺规程和工艺装备的设计。
其基本目的是：
1培养工程意识。
2训练基本技能。
3培养质量意识。
4培养规范意识。
2、设计的基本任务与要求
1、1、设计任务
2设计一个中等复杂的零件的加工工艺规程；
3设计一个专用夹具；
4编写设计说明书。
2、1、设计基本要求
2内容完整，步骤齐全。
3设计内容与说明书的数据和结论应一致，内容表达清楚，图纸准确规范，简图应简洁明了，正确易懂。
4正确处理继承与创新的关系。
5正确使用标准和规范。
6 尽量采用先进设计手段。
3、设计说明书的编写
说明书要求系统性好、条理清楚、语言简练、文字通顺、字迹工整、图例清晰、图文并茂，充分表达自己的见解，力求避免抄书
4、工艺设计与工装设计
1．基本任务：
（1）绘制零件工件图一张；
（2）绘制毛坯—零件合图一张；
（3）编制机械加工工艺规程卡片一套；
（4）编写设计说明书一份；
（5）收集和研究原始资料，为夹具结构设计做好技术准备。
（6）初步拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图，进行必要的理论计算和分析。
选择最佳的夹具结构方案，确定夹具精度和夹具总图尺寸、公差配合与技
术要求。
（7）绘制夹具总图和主要非标准件零件图，编写设计说明书。
（8）编制夹具特殊使用维护、操作、制造方面的说明或技术要求。
2．设计要求：
（1）应保证零件的加工质量，达到设计图纸的技术要求；
（2）在保证加工质量的前提下，尽可能提高生产效率；
（3）要尽量减轻工人劳动强度，必须考虑生产安全、工业卫生等措施；
（4）在立足本企业的生产条件基础上，尽可能采用国内外新技术、新工艺、新装备；
（5）工艺规程应正确、完整、简洁、清晰；
（6）工艺规程应满足规范化、标准化要求；
（7）夹具设计保证工件的加工精度；
（8）提高生产效率；
（9）工艺性好；
（10）使用性好；
（11）经济性好
5、十字接头零件分析
1. 首先在对加工零件进行充分的工艺分析，确定零件的编程坐标系，计算零件的几何元素坐标参数。
确定钻孔或扩孔、镗孔和锪孔的中心坐标，铣面时的起点坐标和终点坐标，两端点坐标。
2. 其次零件加工工艺路线或加工顺序。
根据零件图、零件的制造材料、零件的质量要求确定主运动的启动、停止、方向、变速；进给运动的速度大小；选择刀具的参数及冷却液开、关等辅助装置的动作。
3. 根据零件的形状和加工位置设计制造其专用夹具，适合于工件的大批量生产。
4. 零件的图形、尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度、材料、热处理及其他技术要求要表示的清晰明了。
5. 要做到加工效率高、加工质量符合要求、加工费用低等要求。
基本尺寸
考虑材料力学性能：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度；
内外表面质量
十字接头此零件用于两轴,杆之间连接传递,扭力或运动的中
间联接器所以对韧性和强度耐磨度有一定的要求.如零件图所示该零件主要加工表
面及技术要求分析如下.
1.零件整体在未注尺寸公差为IT14级.这对一般的铣削加工都不难打到.
2.零件的形位公差要求也不高.它是GBIT1184-1996K级也较容易达到.
3.T1.T2.T3.T
4.T
5.T6表面
6、选材
接头的许用应力和安全系数的关系：[σ]=σ°/n（极限应力σ°,n=3）脆性材料的σ°=σb。
安全系数n反映了构件的强度储备。
脆性材料的n=2~3.5或是3~9。
拉伸的强度计算：σ=N/A≤[σ]
N =σ*Aaz
N ≤[σ]*A 材料为QT500。
7、材料特性
8、毛坯
根据零件材料确定毛坯为铸件，根据其结构形状、尺寸大小和材料性能毛坯的铸
造方法选用----低压铸造
毛坯公差等级---IT8级
球墨铸铁：在铁水（球墨生铁）浇注前加一定量的球化剂（硅，镁）使铸铁中石墨球化，由于碳以球状存在于铸件基体中，改善其对基体的割裂作用，球墨铸铁的抗拉强度，屈服强度，塑性，冲击韧性大大提高，并且有耐磨，减震。
工艺性能好，成本低等优点因为零件要求无砂眼，所以在毛坯铸造时要注意气孔的产生气孔原因：
1．空气夾杂在熔汤中
2．气体的来源：熔解时、在料管中、在模具中、离型剂
改善方法：
1．适当的慢速
2．检查流道转弯是否圆滑，截面积是否渐減
3．检查逃气道面积是否够大，是否有被阻塞，位置是否位於最后充填的地方4．检查离型剂是否噴太多，模温是否太低
5．使用真空．
9、退火热处理
由于铸件壁厚不均匀，在加热，冷却及相变过程中，会产生效应力和组织应力。
另外大型零件在机加工之后其内部也易残存应力，所有这些内应力都必须消除。
去应力退火通常的加热温度为500～550℃保温时间为2～8h，然后炉冷（灰口铁）或空冷（球铁）。
采用这种工艺可消除?铸件内应力的90～95％，但铸铁组织不发生变化
11、加工方法
1.大部分外表面可达到要求. 其经济精度IT12-14. 表面粗糙度Ra1
2.5-6.
3.都可以达到零件设计要求.
2.孔Ф4 钻→铰其经济精度IT8-10 表面粗糙度Ra
3.2-1.6
3.孔Ф22+0.033 Φ40+0.039其他公差为IT8级其经济精度IT11-13 表面粗糙Ra12.5-6.3 有Ra≤12.5的粗糙度要求
4.在孔Φ4的内壁粗糙度要求为Ra≤1.6其它孔壁都在Ra≤6.3.Ф40的上偏差为0.039Ф22的上偏差为0.033公差等级都为IT8.所以对现代机加工不难.
5.在Ф22空内有一个高为2mm粗糙度为Ra≤12.5的圆弧凹槽.
6.m10-7B螺孔
普通螺(粗压螺纹)
螺距1.5 中径9.026 小径8.376
m6-6B
螺距1 中径5.350 小径4.917
12、加工方案
13、刀具夹具
直柄立铣刀:用于一般用于外圆侧面铣
锥柄键槽铣刀:一般用于基面铣
加长锥柄键槽铣刀:用于深槽加工
倒角铣刀:倒角
锥柄麻花钻:打孔
拉刀
1、夹紧力的计算
在确定夹紧力的大小时，为简化计算，通常将夹具和工件看成一个刚性系统。
根据工件所受切削力．夹紧力（大型工件还应考虑重力．惯性力等）的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数。
（1）铣削力矩M切的计算：
M0=F0L1=9.866/0.011（0.015+0.011/2-0.040/2）=300（N·m）
（2）加紧力的计算
F3=2KM0/D=2×1.5×0.48/0.028=51.42(N)
14、毛坯余量与零件公差
一、研究加工工件图样
了解该工件的结构形状．尺寸．材料．热处理要求，主要是表面的加工精度．表面粗糙度及其他技术要求
二、熟悉工艺文件，明确以下内容
1毛坯的种类．形状．加工余量及其精度。
2工件的加工工艺过程，工序图，本工序所处的地位，本工序前已加工表面的精度及表面粗糙度，基准面的状况。
3本工序所使用的机床．刀具及其他辅助工具的规格。
4本工序所采用的切削用量。
三、拟定夹具的结构方案
1．确定夹具的类型
2．确定工件的定位方式及定位元件的结构。