船用210柴油机曲轴加工工艺优化研究

摘要

作为船用中低速柴油机重要传动部件之一的曲轴,正随着柴油机性能的不断提升,其规格也越来越多,加工技术要求越来越严格,在加工设备落后、工人劳动强度大、加工效率低的生产模式下,人工的过多干预导致质量不稳定的加工现状迫切需要解决。在曲轴制造技术日益更新的今天,如何改进优化曲轴原有加工工艺,引进新工艺来提升其加工性能、解决加工过程中存在的质量问题,降低曲轴加工成本、提高加工效率、满足多变的产品需要、实现柔性化加工,成为本课题研究的主要目标。本文针对船用210曲轴加工现存的问题,着重从总体工艺路线调整优化、斜油孔加工工艺、平衡重面加工工艺以及曲轴滚压工艺优化改进方面作了具体研究,取得了具有实用价值的研究成果。 本文较详细的分析了210曲轴主要加工工序中存在的生产效率低、加工质量不高等问题,通过以铣代车、采用数控八工位刀盘结合数控编程、改用先进设备实现自动化加工并调整了工序安排等具体措施加以改进,结果表明,工艺路线改进后很好的满足了210批量加工的节拍要求,加工精度和效率均大幅提升,其中增加了精车圆角工序,为曲轴滚压强化工艺做好准备。 对斜油孔加工工艺进行了全面的优化,计算210曲轴钻削油孔时动力头的进给角度,改变传统工装导向的加工模式,在斜油孔加工专机上采用预钻导向孔的柔性化加工方式,实现油孔的自动化加工,提高了油孔位置的精确度和加工效率。通过深孔加工枪钻与MQL微量润滑相结合的加工冷却方式,实验优化了最佳加工参数,使油孔加工表面粗糙度达到Ra3.2以下,并提高了刀具寿命。 针对平衡重面原加工工艺存在的问题,着重从设备、夹具、刀具、工艺参数几个方面提出了改进优化措施。采用数控龙门加工中心,一次装夹完成铣面、钻孔等自动化加工;设计了数控分度卡盘夹具,与机床数控系统链接,可数控编程操作,与设备系统同步,能够实现自动分度、液压夹紧,降低了表面粗糙度和轴颈跳动数值。通过调整工艺、更换内冷刀具、优化合理的切削量,达到了加工效率和加工质量的双提升。 针对210曲轴滚压圆角不贴合、滚压后存在凸起、单侧圆角受力不均无法实现滚压等问题,设计制定了210曲轴滚压改进方案。采用圆角与轴颈的复合滚压工艺有效减少曲轴圆角边缘凸起;设计了一种单侧圆角滚压工装,使滚轮支撑力距平衡,成功实现单侧圆角滚压;设计了滚压矫直方案,使210曲轴轴颈跳动公差控制在0.04mm以内;结合实验优化选取了合理的滚压参数,使210曲轴滚压强化达到较好效果,基本替代氮化工艺,降低低功率柴油机成本。

目录

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摘要

第1章绪论

1．1课题的来源与研究意义

1．2曲轴加工的国内外研究现状

1．2．1粗加工工序的研究现状

1．2．2半精加工工序的研究现状

1．2．3精加工工序的研究现状

1．2．4强化工序的研究现状

1．2．5检测工序的研究现状

1．3 210曲轴加工特点介绍

1．4本文研究目的意义及主要研究内容

1．4．1研究目的和意义

1．4．2主要研究内容

第2章210曲轴机械加工工艺流程优化

2．2．1粗加工工艺流程的现状及问题

2．2．2粗加工工艺流程的改进

2．2．3粗加工工艺流程改进前后的效果对比分析

2．3 210曲轴半精加工工艺流程改进

2．3．1半精加工工艺流程的现状及问题

2．3．2半精加工工艺流程改进

2．3．3半精加工工艺流程改进前后的效果对比分析

2．4 210曲轴精加工工艺流程改进

2．4．1精加工工艺流程的现状及问题

2．4．2精加工工艺流程的改进

2．4．3精加工工艺流程改进前后的效果对比分析

2．5本章小结

第3章210曲轴斜油孔加工工艺改进

3．1 210曲轴油孔的特点及重要性

3．1．1油孔的重要性分析

3．1．2油孔的结构特点

3．2 210曲轴油孔角度计算分析

3．3 210曲轴油孔的工艺改进分析

3．3．1斜油孔改进前加工工艺分析

3．3．2斜油孔加工设备及夹具改进

3．3．3油孔加工刀具及切削参数改进

3．3．4油孔加工操作流程

3．3．5加工节拍计算

3．3．6工艺改进前后的加工效果对比

3．4本章小结

第4章210曲轴平衡重面及孔加工工艺改进

4．1 210曲轴平衡重面加工存在的问题

4．2 210曲轴平衡重面加工工艺改进

4．2．1平衡重面加工设备改进

4．2．2平衡重面加工夹具改进

4．2．3平衡重面加工刀具优化

4．2．4平衡重面加工切削参数优化

4．3本章小结

第5章210曲轴滚压强化工艺的应用

5．2．1滚压的作用和原理

5．2．2滚压的意义和目标

5．3 210曲轴滚压工艺改进

5．3．1滚压注意事项及存在的问题

5．3．2滚压工艺问题的解决方案

5．3．3改进后的滚压工艺过程

5．4 210曲轴滚压后的变形控制

5．5 210曲轴滚压后残余应力试验

5．5．1试验过程

5．5．2试验结论

5．6本章小结

结论与展望

参考文献

致谢