2338 柴油機(jī)氣缸磨缸機(jī)設(shè)計(jì)

2338 柴油機(jī)氣缸磨缸機(jī)設(shè)計(jì),柴油機(jī),氣缸,磨缸機(jī),設(shè)計(jì) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告設(shè) 計(jì) 題 目 : 柴油機(jī)磨缸機(jī) 院 系 名 稱: 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí): 機(jī) 械 08-13 班 學(xué) 生 姓 名: 寇天廣 導(dǎo) 師 姓 名: 李洪智 開(kāi) 題 時(shí) 間: 2012.3.19 指導(dǎo)委員會(huì)審查意見(jiàn)：簽字： 年 月 日一課題研究目的和意義1 目的設(shè)計(jì)一臺(tái)維修柴油機(jī)專用的氣缸珩磨機(jī)，使柴油機(jī)的氣缸修理更接近于制造廠，進(jìn)一步提高修理質(zhì)量延長(zhǎng)柴油機(jī)的使用壽命。2 意義柴油機(jī)氣缸的修理質(zhì)量，直接影響其使用壽命。氣缸內(nèi)表面的珩磨處理，可以降低表面粗糙度，形成網(wǎng)狀條紋，有利于存儲(chǔ)潤(rùn)滑油，從而延長(zhǎng)使用壽命的重要方法，有廣泛的使用價(jià)值。二文獻(xiàn)綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）2.1 柴油機(jī)磨缸機(jī)主要技術(shù)---珩磨發(fā)展史二十年代初期，隨著內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，工人階級(jí)創(chuàng)造了一種用磨條磨削發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)表面的方法，這種方法就叫做珩磨。最初，珩磨工藝只是在汽車、船舶和航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)中應(yīng)用。由于珩磨出來(lái)的零件表面質(zhì)量好，光潔度高，生產(chǎn)效率高，而且經(jīng)濟(jì)，所以很快就被人們推廣應(yīng)用到機(jī)械制造業(yè)的各個(gè)部門中去，成為比較先進(jìn)的表面光整加工方法之一。五十年代末期，人工合成金剛石的產(chǎn)量迅速增加，珩磨用的磨條，也采用了人工合成金剛石粉末來(lái)制造，所以，珩磨又稱為金剛珩磨。至此人們把絎磨工藝又推向了一個(gè)新的階段，它將進(jìn)一步得到更廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。目前使用的柴油機(jī)內(nèi)缸磨床2.2 珩磨技術(shù)缸孔平臺(tái)珩磨技術(shù)作為內(nèi)燃機(jī)缸孔或缸套精加工的一種工藝，初期主要用于高壓縮比的柴油機(jī)，近幾年有了進(jìn)一步的發(fā)展，在汽油機(jī)上也得到了廣泛的應(yīng)用。平臺(tái)珩磨技術(shù)可在缸孔或缸套表面形成一種特殊的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)由具有儲(chǔ)油功能的深槽及深槽之間的微小支承平臺(tái)表面組成。這種表面結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)： 良好的表面耐磨性；良好的油膜儲(chǔ)存性；降低機(jī)油消耗；減少磨合時(shí)間（幾乎可省掉） 。2.2.1 缸孔平臺(tái)珩磨的工藝過(guò)程 為形成平臺(tái)珩磨表面，在大批量生產(chǎn)時(shí)一般需要進(jìn)行粗珩、精珩、平臺(tái)珩磨三次珩磨，其作用分別是： （1）粗珩：預(yù)珩階段，主要是要形成幾何形狀正確的圓柱形孔和適合后續(xù)加工的基本表面粗糙度。 （2）精珩：基礎(chǔ)平臺(tái)珩磨階段，形成均勻的交叉網(wǎng)紋。 （3）平臺(tái)珩：平臺(tái)珩磨階段，形成平臺(tái)斷面。 要想獲得理想的表面平臺(tái)網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)，對(duì)精珩和平臺(tái)珩的同軸度要求很高，因此將兩個(gè)階段合并成一次加工更為合理，通過(guò)設(shè)計(jì)成有雙進(jìn)給裝置和裝有精珩、平臺(tái)珩兩種珩磨條的珩磨頭，能夠?qū)崿F(xiàn)一次裝夾即可完成精珩和平臺(tái)珩，消除了重復(fù)定位誤差的影響，可以減輕前加工的壓力和對(duì)機(jī)床過(guò)高精度的要求。 加工后內(nèi)缸網(wǎng)狀2.2.2 平臺(tái)珩磨工藝中的關(guān)鍵問(wèn)題 兩次珩磨還是三次珩磨過(guò)去一般認(rèn)為兩次珩磨和三次珩磨均可實(shí)現(xiàn)平臺(tái)網(wǎng)紋的表面結(jié)構(gòu)。隨著工藝水平的提高，現(xiàn)在一般認(rèn)為只有采用三次珩磨，且精珩磨與平臺(tái)珩磨在同一工位上一次定位完成，才能獲得精確的平臺(tái)網(wǎng)紋表面結(jié)構(gòu)。三次珩磨過(guò)程中，粗珩磨去除的余量為 0.3-0.5mm，精珩磨去除的余量為0.2-0.3mm，平臺(tái)珩磨去除的余量為 0.03-0.05mm。粗珩磨時(shí)主要去除余量，消除精鏜加工的刀痕，為珩磨網(wǎng)紋創(chuàng)造條件；精珩磨形成網(wǎng)紋深溝；平臺(tái)珩磨珩出平臺(tái)。2.3 珩磨工藝及其應(yīng)用珩磨工藝是磨削加工的一種特殊形式，又是精加工中的一種高效加工方法。這種工藝是一種提高零件尺寸精度、幾何形狀精度和表面粗糙度的有效加工方法，在汽車零部件的制造中應(yīng)用很廣泛。 2.3.1 珩磨加工原理 珩磨是利用安裝于珩磨頭圓周上的一條或多條油石,由漲開(kāi)機(jī)構(gòu)（有旋轉(zhuǎn)式和推進(jìn)式兩種）將油石沿徑向漲開(kāi), 使其壓向工件孔壁,以便產(chǎn)生一定的面接觸。同時(shí)使珩磨頭旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動(dòng),零件不動(dòng);或珩磨頭只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),工件往復(fù)運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)珩磨。 在大多數(shù)情況下,珩磨頭與機(jī)床主軸之間或珩磨頭與工件夾具之間是浮動(dòng)的。這樣,加工時(shí)珩磨頭以工件孔壁作導(dǎo)向。因而加工精度受機(jī)床本身精度的影響較小,孔表面的形成基本上具有創(chuàng)制過(guò)程的特點(diǎn)。所謂創(chuàng)制過(guò)程是油石和孔壁相互對(duì)研、互相修整而形成孔壁和油石表面。其原理類似兩塊平面運(yùn)動(dòng)的平板相互對(duì)研而形成平面的原理。 珩磨時(shí)由于珩磨頭旋轉(zhuǎn)并往復(fù)運(yùn)動(dòng)或珩磨頭旋轉(zhuǎn)工件往復(fù)運(yùn)動(dòng),使加工面形成交叉螺旋線切削軌跡,而且在每一往復(fù)行程時(shí)間內(nèi)珩磨頭的轉(zhuǎn)數(shù)不是整數(shù), 因而兩次行程間,珩磨頭相對(duì)工件在周向錯(cuò)開(kāi)一定角度,這樣的運(yùn)動(dòng)使珩磨頭上的每一個(gè)磨粒在孔壁上的運(yùn)動(dòng)軌跡亦不會(huì)重復(fù)。此外,珩磨頭每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),油石與前一轉(zhuǎn)的切削軌跡在軸向上有一段重疊長(zhǎng)度,使前后磨削軌跡的銜接更平滑均勻。這樣,在整個(gè)珩磨過(guò)程中,孔壁和油石面的每一點(diǎn)相互干涉的機(jī)會(huì)差不多相等。因此,隨著珩磨的進(jìn)行孔表面和油石表面不斷產(chǎn)生干涉點(diǎn),不斷將這些干涉點(diǎn)磨去并產(chǎn)生新的更多的干涉點(diǎn),又不斷磨去,使孔和油石表面接觸面積不斷增加,相互干涉的程度和切削作用不斷減弱,孔和油石的圓度和圓柱度也不斷提高,最后完成孔表面的創(chuàng)制過(guò)程。為了得到更好的圓柱度,在可能的情況下,珩磨中經(jīng)常使零件掉頭,或改變珩磨頭與工件軸向的相互位置。 2.3.2 珩磨的切削過(guò)程 1)定壓進(jìn)給珩磨 定壓進(jìn)給中進(jìn)給機(jī)構(gòu)以恒定的壓力壓向孔壁,共分三個(gè)階段。 第一個(gè)階段是脫落切削階段,這種定壓珩磨,開(kāi)始時(shí)由于孔壁粗糙,油石與孔壁接觸面積很小,接觸壓力大,孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石表面因接觸壓力大,加上切屑對(duì)油石粘結(jié)劑的磨耗,使磨粒與粘結(jié)劑的結(jié)合強(qiáng)度下降,因而有的磨粒在切削壓力的作用下自行脫落,油石面即露出新磨粒,此即油石自銳。 第二階段是破碎切削階段,隨著珩磨的進(jìn)行,孔表面越來(lái)越光,與油石接觸面積越來(lái)越大,單位面積的接觸壓力下降,切削效率降低。同時(shí)切下的切屑小而細(xì),這些切屑對(duì)粘結(jié)劑的磨耗也很小。因此,油石磨粒脫落很少,此時(shí)磨削不是靠新磨粒,而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端負(fù)荷很大,磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃。 第三階段為堵塞切削階段,繼續(xù)珩磨時(shí)油石和孔表面的接觸面積越來(lái)越大,極細(xì)的切屑堆積于油石與孔壁之間不易排除,造成油石堵塞, 變得很光滑。因此油石切削能力極低, 相當(dāng)于拋光。若繼續(xù)珩磨,油石堵塞嚴(yán)重而產(chǎn)生粘結(jié)性堵塞時(shí),油石完全失去切削能力并嚴(yán)重發(fā)熱,孔的精度和表面粗糙度均會(huì)受到影響。此時(shí)應(yīng)盡快結(jié)束珩磨。 2)定量進(jìn)給珩磨 定量進(jìn)給珩磨時(shí),進(jìn)給機(jī)構(gòu)以恒定的速度擴(kuò)張進(jìn)給,使磨粒強(qiáng)制性地切入工件。因此珩磨過(guò)程只存在脫落切削和破碎切削,不可能產(chǎn)生堵塞切削現(xiàn)象。因?yàn)楫?dāng)油石產(chǎn)生堵塞切削力下降時(shí),進(jìn)給量大于實(shí)際磨削量,此時(shí)珩磨壓力增高,從而使磨粒脫落、破碎,切削作用增強(qiáng)。用此種方法珩磨時(shí),為了提高孔精度和表面粗糙度,最后可用不進(jìn)給珩磨一定時(shí)間。 3)定壓--定量進(jìn)給珩磨 開(kāi)始時(shí)以定壓進(jìn)給珩磨,當(dāng)油石進(jìn)入堵塞切削階段時(shí),轉(zhuǎn)換為定量進(jìn)給珩磨,以提高效率。最后可用不進(jìn)給珩磨,提高孔的精度和表面粗糙度。 2.3.3 珩磨加工特點(diǎn) 1）加工精度高 特別是一些中小型的通孔，其圓柱度可達(dá) 0.001mm 以內(nèi)。一些壁厚不均勻的零件,如連桿,其圓度能達(dá)到 0.002mm。對(duì)于大孔(孔徑在 200mm 以上),圓度也可達(dá) 0.005mm,如果沒(méi)有環(huán)槽或徑向孔等,直線度達(dá)到 0.01mm/1m 以內(nèi)也是有可能的。珩磨比磨削加工精度高,因?yàn)槟ハ鲿r(shí)支撐砂輪的軸承位于被珩孔之外,會(huì)產(chǎn)生偏差,特別是小孔加工,磨削精度更差。珩磨一般只能提高被加工件的形狀精度,要想提高零件的位置精度,需要采取一些必要的措施。如用面板改善零件端面與軸線的垂直度(面板安裝在沖程托架上,調(diào)整使它與旋轉(zhuǎn)主軸垂直,零件靠在面板上加工即可)。 2)表面質(zhì)量好 缸孔圓柱度打到 0.005，直徑尺寸打到-0.005—+0.005。表面為交叉網(wǎng)紋，有利于潤(rùn)滑油的存儲(chǔ)及油膜的保持。有較高的表面支承率（孔與軸的實(shí)際接觸面積與兩者之間配合面積之比） ，因而能承受較大載荷，耐磨損，從而提高了產(chǎn)品的使用壽命。珩磨速度低（是磨削速度的幾十分之一） ，且油石與孔是面接觸，因此每一個(gè)磨粒的平均磨削壓力小，這樣珩磨時(shí)，工件的發(fā)熱量很小，工件表面幾乎無(wú)熱損傷和變質(zhì)層，變形小，珩磨加工面幾乎無(wú)嵌砂和擠壓硬質(zhì)層。 3）切削余量少 為達(dá)到圖紙所要求的精度，采用珩磨加工是所有加工方法中去除余量最少的一種加工方法。在珩磨加工中，珩磨工具是以工件作為導(dǎo)向來(lái)切除工件多余的余量而達(dá)到工件所需的精度。珩磨時(shí)，珩磨工具先珩工件中需去余量最大的地方，然后逐漸珩至需去除余量最少的地方。2.3.4 珩磨表面粗糙度達(dá)不到工藝要求的原因一 是 珩 磨 油 石 ， 珩 磨 用 量 選 擇 不 當(dāng) ； 珩 磨 前 工 序 孔 的 表 面 質(zhì) 量 差 ； 珩 磨過(guò) 程 中 沒(méi) 有 得 到 充 分 冷 卻 ， 是 孔 徑 超 差 、 珩 磨 表 面 粗 糙 度 達(dá) 不 到 工 藝 要求 的 主 要 原 因 。 二 是 珩 磨 頭 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 、 連 接 方 式 是 否 合 理 ； 加 工 用 的工 裝 夾 具 使 用 是 否 得 當(dāng) ； 珩 磨 前 工 序 孔 的 形 狀 精 度 是 否 達(dá) 到 工 藝 要 求 ，是 影 響 圓 度 誤 差 超 差 、 孔 的 直 線 度 誤 差 超 差 的 重 要 原 因 。三設(shè)計(jì)內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題3.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）柴油機(jī)磨缸機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)；（2）柴油機(jī)磨缸機(jī)主要受力零部件的尺寸設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核；（3）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和電機(jī)等選擇。3.2 擬解決的主要問(wèn)題（1）設(shè)計(jì)方案的確定；（2）電機(jī)的選型；（3）減速器的選擇。四技術(shù)路線柴油機(jī)磨缸機(jī)的組成及工作原理——方案對(duì)比及論證——柴油機(jī)磨缸機(jī)的加工范圍——柴油機(jī)磨缸機(jī)整體設(shè)計(jì)——柴油機(jī)磨缸機(jī)主要部件的受力計(jì)算——潤(rùn)滑和密封。五進(jìn)度安排2011.2.28-2011.3.19 收集資料，查閱文獻(xiàn)，撰寫開(kāi)題報(bào)告，翻譯英文文獻(xiàn)；2011.3.20-2011.4.9 總體方案確定；2011.4.10-2011.4.23 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；2011.4.24-2011.5.7 裝備圖的繪制；2011.5.8-2011.6.4 零件圖繪制；2011.6.5-2011.6.17 撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書，整理材料，準(zhǔn)備答辯。六主要參考文獻(xiàn)[1] 張?chǎng)?，張晉忠，薛宏榮，劉忠. 以珩代磨加工應(yīng)用 [J]. 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