发动机双缸镗削误差分析与工艺系统优化
发布时间：2021-08-25 05:08
双缸缸体是汽车空压机的基础零件,属于薄壁类零件,其缸孔的镗削精度要求较高。针对某型号双缸缸孔在镗削过程中经常出现尺寸超差的生产难题,本文综合研究夹具变形、双缸的夹紧变形、双缸切削力变形、主轴径向跳动、机床反向间隙、粗镗工序误差等影响因素,发现引起缸孔镗削尺寸超差的主要原因,提出工艺优化方案。分析缸孔镗削工艺,并对缸孔尺寸超差件进行分度测量,以此找到缸孔镗削误差分布规律,然后理论分析可能造成缸孔精镗尺寸超差的各种因素。采用有限元分析方法对夹具变形、双缸的夹紧变形、双缸切削力变形进行研究,发现缸孔镗削夹具的两个支承部件变形较大,造成的缸孔镗削误差较大;发现缸孔的径向夹紧变形较大,通过与缸孔精镗后尺寸误差进行相关性分析,两者具有较强的相关性;建立标准镗孔模型并进行切削仿真,得到切削力拟合曲线,有限元结果表明双缸切削力变形很小。分别对主轴径向跳动、反向间隙以及粗镗工序误差进行测量并与缸孔精镗尺寸误差进行相关性分析,结果表明缸孔精镗尺寸误差与主轴径向跳动极强相关;与反向间隙中等程度相关;与粗镗工序误差不相关。根据各因素对缸孔镗削误差的影响程度和相关性分析结果,得出造成缸孔精镗后尺寸超差的主要因素...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．３缸孔塞规??Ｆｉｇ．２．３?Ｃｙｌｉｎｄｅｒ?ｂｏｒｅ?ｇａｕｇｅ??日常对双缸的测量中，只对读数的最大值和最小值进行记录，只能得到缸孔的最大??超差情况
???第二章缸孔镗削工艺与误差分析???歡直??图２．１３径向跳动示意图?图２．１４最小径向距离误差评定??Ｆｉｇ．?２．１３?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒａｄｉａｌ?ｒｕｎｏｕｔ?Ｆｉｇ．?２．１４?Ｍｉｎｉｍｕｍ?ｒａｄｉａｌ?ｄｉｓｔａｎｃｅ?ｅｒｒｏｒ?ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ??（２）机床进给轴反向间隙??数控机床中滚珠丝杠等传动装置由于装配误差及磨损等原因往往存在着反向间隙。??机床反向间隙的存在会降低工件的加工质量，影响工件的加工精度。对于镗削来说，工??件通过主轴旋转运动进行镗削，进给运动为主轴轴向，理论上，不考虑其他因素的情况??下，机床反向间隙会影响孔的位置度，而对孔的尺寸精度影响较小，但是在切削力的作??用下，切削力会将主轴推向间隙一侧，而且在孔的各切削角度位置力的方向不断变化，??因此机床反向间隙在切削力的作用下会影响镗刀的切削位置，从而影响工件镗削加工的??精度。??２．?３．?４其他误差因素分析??（１）粗镗工序误差??切削加工中，通常需要考虑上一道工序的影响，对于镗削加工来说，粗镗工序作为??精镗的前一道工序，也是保证缸孔加工质量的重要环节。??双缸缸孔在铸造时可能会有一些材质不均匀的地方或者缸孔不圆的问题，这使得缸??孔在粗镗时可能会产生镗削余量不同或者某处材质较硬等现象，从而导致局部切削深度??不同。而且粗镗工序相比精镗工序，虽然精度要求较低，但是在加工中考虑到加工效率??等因素，粗镗的进给速度往往较快，切削深度等参数较大，因此产生的误差也较大。粗??镗阶段由于其他因素引起的误差会与上述因素的综合作用下，就会形成缸孔粗镗的加工??误差。??粗镗阶段如果产生
第三章缸孔镗削有限元仿真分析??杠杆缸１的长度Ｚｉ为７８．５ｍｍ，将Ａ与Ｚ５的值代入式３．２中计算可得，杠杆缸１的??夹紧力匕为８９１９．２９４Ｎ。杠杆缸２的长度为７３ｍｍ，将Ｌ２与Ｐ的值代入式３．３中计??算可得，杠杆缸２的夹紧力尽２为５８５４．４１９Ｎ。??３．２缸孔镗削夹具静力学仿真分析??由于缸孔镗削夹具装夹两工件的左右两端各夹紧定位元件布置相同且夹具模型较??为复杂，因此在对夹具进行有限元仿真分析之前需要将夹具的三维模型进行简化，对其??二分之一模型进行网格划分与分析计算，并将夹具体及定位夹紧元件进行相应的简化，??在不影响分析的情况下，减小模型中影响网格划分质量的几何结构。将夹具模型简化成??二分之一模型，可以在划分夹具二分之一模型的网格时减小网格单元的尺寸，增加夹具??模型网格的密度，以此来提高网格的精度，从而提高夹具模型有限元分析计算的精度和??效率。??３．?２．?１缸孔镗削夹具模型建立及网格划分??本文通过ＡＮＳＹＳ?Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ对夹具模型进行有限元仿真分析。ＡＮＳＹＳ是一款功能??强大的ＣＡＥ软件，可以与很多ＣＡＤ软件进行联合使用，满足夹具模型的输入，网格划??分以及仿真分析要求。??首先通过三维软件Ｃｒｅｏ建立夹具的模型并进行相应简化，并将简化后的模型导入??Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ中，这里将夹具模型的装配体模型转为ＳＴＰ格式，然后再将装配几何体导入??到Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ的工作环境之中，导入后的简化夹具模型如图３．３所示。??％??图３．３夹具简化模型??Ｆｉｇ．３．３?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｆｉｘｔｕｒｅ??２７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]涂层硬质合金刀具磨损对零件表面粗糙度的影响试验分析[J]. 史利娟,陈金英,初琦,程毛毛. 北京工业职业技术学院学报. 2019(01)
[2]CBN刀具干式硬车切削力有限元仿真[J]. 高世龙,安立宝. 机械设计与研究. 2016(02)
[3]汽车发动机故障诊断研究的理论与方法[J]. 陈修禹. 科技资讯. 2016(04)
[4]半封闭环数控车床滚珠丝杠反向间隙的误差补偿分析[J]. 陈本锋. 装备制造技术. 2015(10)
[5]浅谈数控车床主轴回转精度[J]. 吴兆忠. 科技资讯. 2014(18)
[6]基于AdvantEdge FEM的阀体镗削精加工过程仿真分析[J]. 曾林林,周利平,刘小莹,张海生. 组合机床与自动化加工技术. 2014(05)
[7]数控机床反向间隙检测与补偿[J]. 杜强. 机械工业标准化与质量. 2013(08)
[8]夹具对箱体加工变形影响研究[J]. 朱海波,卢继平,樊红丽,孙健. 江汉大学学报(自然科学版). 2013(03)
[9]滚珠丝杠副反向间隙调整方法[J]. 王天旭. 设备管理与维修. 2011(06)
[10]高速加工切削力影响因素的有限元分析[J]. 侯军明,王保升,汪木兰,冯勇. 工具技术. 2011(05)
博士论文
[1]镗孔加工尺寸误差预测与补偿系统的研究与实践[D]. 周家林.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]高强度钢18Cr2Ni4WA超声椭圆振动深孔镗削技术的研究[D]. 余运锋.哈尔滨工业大学 2017
[2]灰铸铁HT250铣削加工实验与仿真研究[D]. 王玉龙.昆明理工大学 2016
[3]密封环变形法加工中热装式夹具的设计与试验分析[D]. 刘彩红.大连理工大学 2015
[4]基于柔性铰链的精镗误差补偿机构研究[D]. 陈祥.华中科技大学 2015
[5]机床主轴回转精度的数字化建模与分析方法[D]. 魏坤.重庆理工大学 2013
[6]基于有限元方法的切削加工建模技术研究及应用[D]. 王小平.太原理工大学 2011
本文编号：3361460
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．３缸孔塞规??Ｆｉｇ．２．３?Ｃｙｌｉｎｄｅｒ?ｂｏｒｅ?ｇａｕｇｅ??日常对双缸的测量中，只对读数的最大值和最小值进行记录，只能得到缸孔的最大??超差情况
???第二章缸孔镗削工艺与误差分析???歡直??图２．１３径向跳动示意图?图２．１４最小径向距离误差评定??Ｆｉｇ．?２．１３?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒａｄｉａｌ?ｒｕｎｏｕｔ?Ｆｉｇ．?２．１４?Ｍｉｎｉｍｕｍ?ｒａｄｉａｌ?ｄｉｓｔａｎｃｅ?ｅｒｒｏｒ?ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ??（２）机床进给轴反向间隙??数控机床中滚珠丝杠等传动装置由于装配误差及磨损等原因往往存在着反向间隙。??机床反向间隙的存在会降低工件的加工质量，影响工件的加工精度。对于镗削来说，工??件通过主轴旋转运动进行镗削，进给运动为主轴轴向，理论上，不考虑其他因素的情况??下，机床反向间隙会影响孔的位置度，而对孔的尺寸精度影响较小，但是在切削力的作??用下，切削力会将主轴推向间隙一侧，而且在孔的各切削角度位置力的方向不断变化，??因此机床反向间隙在切削力的作用下会影响镗刀的切削位置，从而影响工件镗削加工的??精度。??２．?３．?４其他误差因素分析??（１）粗镗工序误差??切削加工中，通常需要考虑上一道工序的影响，对于镗削加工来说，粗镗工序作为??精镗的前一道工序，也是保证缸孔加工质量的重要环节。??双缸缸孔在铸造时可能会有一些材质不均匀的地方或者缸孔不圆的问题，这使得缸??孔在粗镗时可能会产生镗削余量不同或者某处材质较硬等现象，从而导致局部切削深度??不同。而且粗镗工序相比精镗工序，虽然精度要求较低，但是在加工中考虑到加工效率??等因素，粗镗的进给速度往往较快，切削深度等参数较大，因此产生的误差也较大。粗??镗阶段由于其他因素引起的误差会与上述因素的综合作用下，就会形成缸孔粗镗的加工??误差。??粗镗阶段如果产生
第三章缸孔镗削有限元仿真分析??杠杆缸１的长度Ｚｉ为７８．５ｍｍ，将Ａ与Ｚ５的值代入式３．２中计算可得，杠杆缸１的??夹紧力匕为８９１９．２９４Ｎ。杠杆缸２的长度为７３ｍｍ，将Ｌ２与Ｐ的值代入式３．３中计??算可得，杠杆缸２的夹紧力尽２为５８５４．４１９Ｎ。??３．２缸孔镗削夹具静力学仿真分析??由于缸孔镗削夹具装夹两工件的左右两端各夹紧定位元件布置相同且夹具模型较??为复杂，因此在对夹具进行有限元仿真分析之前需要将夹具的三维模型进行简化，对其??二分之一模型进行网格划分与分析计算，并将夹具体及定位夹紧元件进行相应的简化，??在不影响分析的情况下，减小模型中影响网格划分质量的几何结构。将夹具模型简化成??二分之一模型，可以在划分夹具二分之一模型的网格时减小网格单元的尺寸，增加夹具??模型网格的密度，以此来提高网格的精度，从而提高夹具模型有限元分析计算的精度和??效率。??３．?２．?１缸孔镗削夹具模型建立及网格划分??本文通过ＡＮＳＹＳ?Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ对夹具模型进行有限元仿真分析。ＡＮＳＹＳ是一款功能??强大的ＣＡＥ软件，可以与很多ＣＡＤ软件进行联合使用，满足夹具模型的输入，网格划??分以及仿真分析要求。??首先通过三维软件Ｃｒｅｏ建立夹具的模型并进行相应简化，并将简化后的模型导入??Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ中，这里将夹具模型的装配体模型转为ＳＴＰ格式，然后再将装配几何体导入??到Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ的工作环境之中，导入后的简化夹具模型如图３．３所示。??％??图３．３夹具简化模型??Ｆｉｇ．３．３?Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｆｉｘｔｕｒｅ??２７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]涂层硬质合金刀具磨损对零件表面粗糙度的影响试验分析[J]. 史利娟,陈金英,初琦,程毛毛. 北京工业职业技术学院学报. 2019(01)
[2]CBN刀具干式硬车切削力有限元仿真[J]. 高世龙,安立宝. 机械设计与研究. 2016(02)
[3]汽车发动机故障诊断研究的理论与方法[J]. 陈修禹. 科技资讯. 2016(04)
[4]半封闭环数控车床滚珠丝杠反向间隙的误差补偿分析[J]. 陈本锋. 装备制造技术. 2015(10)
[5]浅谈数控车床主轴回转精度[J]. 吴兆忠. 科技资讯. 2014(18)
[6]基于AdvantEdge FEM的阀体镗削精加工过程仿真分析[J]. 曾林林,周利平,刘小莹,张海生. 组合机床与自动化加工技术. 2014(05)
[7]数控机床反向间隙检测与补偿[J]. 杜强. 机械工业标准化与质量. 2013(08)
[8]夹具对箱体加工变形影响研究[J]. 朱海波,卢继平,樊红丽,孙健. 江汉大学学报(自然科学版). 2013(03)
[9]滚珠丝杠副反向间隙调整方法[J]. 王天旭. 设备管理与维修. 2011(06)
[10]高速加工切削力影响因素的有限元分析[J]. 侯军明,王保升,汪木兰,冯勇. 工具技术. 2011(05)
博士论文
[1]镗孔加工尺寸误差预测与补偿系统的研究与实践[D]. 周家林.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]高强度钢18Cr2Ni4WA超声椭圆振动深孔镗削技术的研究[D]. 余运锋.哈尔滨工业大学 2017
[2]灰铸铁HT250铣削加工实验与仿真研究[D]. 王玉龙.昆明理工大学 2016
[3]密封环变形法加工中热装式夹具的设计与试验分析[D]. 刘彩红.大连理工大学 2015
[4]基于柔性铰链的精镗误差补偿机构研究[D]. 陈祥.华中科技大学 2015
[5]机床主轴回转精度的数字化建模与分析方法[D]. 魏坤.重庆理工大学 2013
[6]基于有限元方法的切削加工建模技术研究及应用[D]. 王小平.太原理工大学 2011
本文编号：3361460
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