陶瓷壳体类零件制作工艺与精度的研究

作     者：廖瑞 

作者单位：景德镇陶瓷大学 

学位级别：硕士

导师姓名：冯浩;王小平

授予年度：2024年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：陶瓷壳体 注浆成型 收缩率 精度 

摘      要：陶瓷材料除了可以用来制作瓷砖、餐具和艺术品以外,还可以用来制作机械类零件。陶瓷材料具有很高的硬度和熔点,良好的耐磨性、耐腐蚀性、绝缘性和阻燃性等独特的物理化学性质,因此可以应用于某些特殊的环境。对于壳体类零件,目前常用注塑成型工艺制造塑料壳体,或采用铸造工艺制造铸铁、铝合金壳体。壳体类零件很少采用陶瓷材料制作,一个重要的原因是,陶瓷材料在干燥和烧结过程中的收缩率较大,约5～20%,并且收缩率受到多种因素的影响,因此陶瓷壳体的尺寸精度较低,并且有一定的形状变形,难以满足壳体类零件的制造要求。本文的目标是通过实验,研究陶瓷壳体类零件的收缩率和变形规律,探索提高精度的方法。本文主要做了以下工作:(1)介绍了陶瓷壳体的工艺流程和成型原理,设计了注浆平台,用来控制注浆时的压力和离心力,设定了合适的烧成温度曲线,总结了各种缺陷的产生原因,提出了排查缺陷的流程。(2)为了研究陶瓷壳体尺寸对收缩率的影响,选择不同直径的圆柱形原始模种制作石膏模具,并用注浆成型的方法制作了陶瓷壳体,测量圆柱形壳体的直径,对数据进行处理,选择合适的模型对其进行曲线拟合分析,得出陶瓷壳体尺寸的收缩率公式,可用于对陶瓷壳体的最终尺寸进行预测。(3)利用六轴机械臂采集陶瓷壳体成品表面的空间坐标,基于局部平均的原理对其进行曲面拟合,对拟合结果进行了分析,得出装窑时开口朝向对陶瓷壳体表面形状的影响规律,为陶瓷壳体的设计与制作提供了理论指导。(4)运用前面研究得到的收缩率和表面形状的变化规律,提出了一种提高陶瓷壳体零件精度的方法,并以陶瓷电器仪表外壳为例,研究了陶瓷壳体零件的精度,实验结果证明,当壳体的名义尺寸小于100 mm时,制作出来的陶瓷壳体的尺寸,绝对误差小于1 mm,相对误差小于1%,达到相当于铸造公差等级CT7级。