船用210柴油机曲轴加工工艺优化研究

发布时间：2020-11-15 03:37

　　 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。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U671
【部分图文】：

在柴油机往复运转过程中，会承载着各种复杂的交变载荷，旋转过程中的扭矩、??磨损、柴油机的震动、圆角处的拉应力、弯曲、变形等等，在如此恶劣的工况下，??对曲轴自身的强度、刚性和耐磨等性能都是严格的考验［１］。如图１－２所示为２１０??曲轴组件照片。??图１－２?２１０曲轴组件照片??随着船用柴油机行业激烈的市场竞争，作为整台柴油机中成本较高的零部件??曲轴，其加工制造成本的降低和加工效率的提升尤为重要。由于曲轴制作周期长，??加工工序繁琐，往往成为制约柴油机产量的主要因素；特别是随着２１０柴油机需??求的不断增加，要在最短的时间内，抓住市场先机，首先要保质保量的产出合格??的２１０曲轴。工艺是制造的重要组成部分，提高曲轴工艺技术水平是提高质量，??提高竞争力的有效措施。但较为落后的曲轴加工工艺导致曲轴加工质量和产量降??低，在市场前景良好的情况下更是制约了柴油机的市场占有率；因此，２１０曲轴??加工制造水平的工艺技术的升级势在必行。??－２－??

１．３?２１０曲轴加工特点介绍??２１０曲轴只是众多型号的船用柴油机曲轴之一，其长度在２８００ｍｍ－３７００ｍｍ??之间，重量在１吨左右；从：￡维图上来看（如图１－３所示），主要分为驱动端和??自由端，这是和曲轴装配在柴油机的位置来命名的；曲轴上一般有多个曲拐轴颈??成一定角度规律布置在主轴颈的周围，曲拐轴颈中心与主轴颈中心有一定的偏心??距，２１０曲轴的偏心距是］４５ｍｍ，这也是曲轴加工时必须考虑的尺寸之一，曲??轴曲拐的车削和磨削加工，必须保证其偏心距的准确性。??＃顧?：，?—－??图１－３?２１０曲轴各部分名称??２１０柴油机曲轴分为很多类型〔图１－３为６个曲拐的２１０曲轴，根据材质的??不同分为锻钢曲轴和球墨铸铁曲轴，简称钢轴和铁轴［５ＷＳ］。这两类曲轴为满足其??性能要求

ｕ－．．．ｖ＆?５ｆ?＼＃賴？?４７??？??图２－１?２１０曲轴粗车主轴颈工序图??从图２－１可以看出，２１０曲轴加工工艺复杂，工序繁琐，几乎无法一个加工??
【参考文献】

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本文编号：2884293