发动机连杆裂解加工初始裂纹槽几何参数研究

分析比较了裂纹槽的设计位置、几何形状以及预制方法;对含有预制裂纹槽的C70S6钢连杆的裂解加工过程进行了数值模拟分析和连杆断裂剖分实验,给出裂纹槽几何参数对裂解力水平的影响规律.结果表明,在其他参数不变的条件下,裂纹槽深度对裂解力的影响最为显著,随着槽深增大裂解力锐减;提高锐度及减小张角可降低裂解力,但曲率半径为0.1-0.3 mm或张角〉30°时,裂解力增幅较小且趋于稳定.研究结果对合理设计裂纹槽、降低切槽成本、提高连杆裂解质量具有参考价值.

预制裂纹槽加工方法对连杆裂解加工质量的影响规律

通过大量工艺试验研究了预制裂纹槽加工方式对裂解质量的影响规律,结果表明,激光加工裂纹槽生产效率高,裂解加工后大头孔的圆度误差及裂纹线与断裂面的水平误差最小,而拉削加工的裂纹槽上述两项误差值最大,线切割加工方式居中。同时采用有限元数值模拟正交试验,分析了连杆预制裂纹槽几何参数对裂解载荷的影响规律,结果表明,槽深对裂解载荷影响最显著,曲率半径次之,而张角对裂解载荷的影响不显著,并给出了预制裂纹槽合适的工艺参数范围。

激光预制裂纹槽的断裂分析

进行了单边激光加工裂纹槽试样轴向拉伸试验。试样取自用高碳微合金非调质钢(C70S6)锻造的连杆。分析了激光预制裂纹槽对材料断裂的影响,并与线切割和拉削加工裂纹槽拉伸断裂试样进行了断口分析和断裂载荷的对比。结果表明:采用激光预制裂纹槽试样的断口具有最小的裂尖塑性变形区域,与有相同裂纹槽深度的线切割和拉削加工裂纹槽试样相比,其拉伸断裂载荷分别小20%和30%左右。在试验结果基础上确定了激光加工裂纹槽的等效临界应力强度因子为25.51 MPa.m1/2。本文结果可用于激光预制裂纹槽的连杆裂解载荷参数计算。

发动机连杆裂解槽激光加工机床的加减速控制

提出了一种对激光机床的加减速进行预处理的方法,并将处理的结果与程序相结合,编制出新的NC加工程序。对激光切槽后得到的连杆进行裂解,并用工具显微镜检测。检测结果表明,对于各种型号的连杆,切割出来的裂解槽在深度上基本保持一致(裂解槽上各个点的槽深度公差为±0.02 mm),完全没有过切及残留,说明该方法的使用大大提高了该连杆裂解槽激光加工机床的稳定性及精度。

连杆裂解加工力参数数值分析

为了确定合适的连杆裂解工艺中裂解力参数,采用数值分析的方法建立了53d斜切口连杆裂解加工的数值模型。对裂纹尖端的节点采用了1/4节点技术用于模拟裂纹尖端应力场的奇异性,分析得到了裂解力与应力强度因子的关系曲线。根据连杆材料的临界应力强度因子KIc,确定了连杆裂解加工所需的裂解力。结果表明：裂纹1的裂解力为851 kN,裂纹2的裂解力818 kN。与实际生产中的裂解力860-880 kN相比,其误差小于10%。

36MnVS4连杆裂解加工模拟及缺陷分析

针对具有更高疲劳强度的连杆新材料36MnVS4,开展了连杆裂解加工性能研究,并与C70S6材料进行对比,探究其裂解缺陷形成原因。依据新材料I型裂纹的脆性解理断裂特性,确定了连杆裂解K判据及最大主应力断裂失效准则,建立了预制切口条件下的连杆裂解有限元模型。通过分析裂解过程中的应力集中和变形分布情况,获得不同材料的切口起裂位置和时间、切口附近及断面的塑性变形,结合裂纹扩展速度和裂解载荷,研究了容易导致的缺陷类型并评估了断口质量。结果表明:在相同几何参数和载荷下,因36MnVS4连杆较C70S6起裂位置分散、裂纹扩展不稳定、缺口敏感性高、铁素体组织多,容易导致批量生产时裂解工序缺陷增加,但裂解后大头孔失圆和断面塑性变形小。

裂解连杆断裂结合面缺损面积定量描述与分析

针对连杆裂解加工中经常发生断裂面颗粒脱落而导致结合面面积缺损的问题。根据逆向工程理论,获取了连杆断裂结合面数据信息并重构三维断裂面,在采用TIN法显示连杆断裂结合面形貌特征的同时,利用三角面片拼接、累加原理定量描述了连杆断裂结合面面积。仿真实验结果表明:用裂解工艺加工某轿车连杆断裂面比用机械加工平面面积增加了13.1%以上,在不降低承载能力和使用性能的前提下,其颗粒脱落极限尺寸许可值比经验值大大提高,对裂解连杆生产具有重要意义。

发动机连杆裂解槽激光加工机床中的丝杠误差分析及补偿

发动机连杆裂解槽激光加工机床的主要功能是对连杆大头孔内表面两侧进行切槽加工。裂解槽质量的好坏与激光和CNC系统的配合有很大关系。为了消除由于丝杠的误差所带来的激光头的定位误差,以便能够更精确地调整激光头喷嘴与连杆内表面的位置,首先在该激光加工机床的工作原理的基础上对该误差进行了测量,然后采用直线插补补偿算法消除了该误差。最后对激光切槽后得到的连杆进行裂解,并且经过工具显微镜检测后,结果表明,对于各种型号的连杆,切割出来的裂解槽在深度上基本保持一致(裂解槽上各个点的槽深度公差为±0.02 mm)。说明该种方法能够很好地解决这一问题。

发动机连杆裂解材料

发动机连杆裂解加工是连杆加工的一种新技术,用于裂解的材料对裂解工艺的成败起决定性作用。介绍了国内外用于汽车发动机连杆裂解的几种常用材料,并对各材料的裂解性能、力学性能与机械加工性能进行了比较。

发动机连杆裂解工艺与装备

裂解工艺是汽车发动机连杆制造的一项新技术,与传统加工方法相比,该工艺具有提高产品质量、降低生产成本、减少加工工序、设备和工具投资以及节省能源等突出优点。主要介绍了连杆裂解工艺及主要裂解加工装备。

发动机连杆裂解加工初始裂解槽预制技术及应用

发动机连杆初始裂解槽的预制是连杆裂解加工的关键技术。介绍了采用机械加工、线切割加工和激光加工等加工连杆初始裂解槽的方法,并对比分析了机械拉削、线切割、光纤传输激光切削和常规光束传输激光切削加工裂解槽的优缺点。阐述了连杆初始裂解槽加工技术及其裂解加工在国内外的应用现状。

静载下连杆裂解裂尖塑性区及其对裂解质量的影响

对静载条件下连杆裂解过程进行了数值分析,将连杆裂尖附近塑性区形状与理想状态进行了对比,定性给出了连杆断裂前裂纹区应力应变状态,并据此分析了不同位置的断裂状态。结果表明,连杆厚度方向不同的层面处于不同的平面应变与平面应力状态,裂尖塑性区大小也不同,启裂首先发生在塑性区较早达到变形极限的平面应变区。裂尖塑性区的差异造成启裂点散布、裂纹扩展不同步,扩展路径不同,极易造成裂纹分叉、交汇异常等问题,并引起撕裂、崩角、断裂面台阶、夹屑、外缘爆口等裂解缺陷,从而影响连杆裂解加工质量。

结构不对称对斜切口连杆裂解影响分析

分析了斜切口连杆结构不对称对裂解加工中两侧裂解槽起裂时序及裂解质量的影响.建立了斜切口裂解连杆有限元模型,以试验确定的斜切口连杆材料断裂韧性参数为起裂判据,变化斜切口裂解连杆有限元模型的两侧裂解槽深差,进行了斜切口连杆裂解起裂准静态有限元分析.模拟结果表明,通过优化斜切口连杆两侧裂解槽深度参数可以减小由于结构不对称引起的斜切口连杆裂解加工中两侧裂解槽的起裂时间差.进行了不同槽深情况的斜切口连杆裂解试验研究,通过电测方法测定了试验中斜切口连杆两侧裂解起裂时间差,试验结果与数值模拟结果相比有较好的一致性.

连杆分开面裂解的力学分析

提出了裂解连杆裂纹槽的加工方法,对裂纹槽的各种加工方法进行了分析比较。针对裂解连杆的核心工序所使用的裂解装置建立了力学模型,并对裂解过程进行了受力分析,得到了裂解扩力比及裂解行程比的公式,绘制了裂解行程比及不同摩擦条件下扩力比与下拉楔块的楔角的关系曲线。

发动机连杆裂解加工工艺

发动机连杆裂解加工工艺是 2 0世纪 90年代发展起来的一项连杆加工新技术。本文将连杆的传统加工工艺与裂解工艺加以对比 ,重点讨论了裂解工艺的原理及其主要影响因素。

裂解连杆接合面三维重构及其强度与刚度

为研究裂解连杆性能,将裂解连杆加工实验、三维曲面重构以及有限元模拟相结合。借助连杆大头断裂剖分实验获得真实断裂接合面,通过逆向工程进行断裂接合面重构,进而建立真实的裂解连杆三维几何模型,运用有限元模拟,对比传统平切口连杆,对裂解连杆进行危险工况下的强度和刚度研究。结果表明:裂解连杆与平切口连杆静强度基本相同;裂解连杆三维凹凸面具有承载能力,有效降低了螺栓承受的剪切应力,裂解连杆比平切口连杆具有更好的抗剪性能;裂解连杆断裂接合面的三维凹凸性可使连杆体与连杆盖紧密接触并相互锁定,减小二者之间的相对移动且裂解连杆最大应变、总体变形量均小于平切口连杆,裂解连杆刚度优于平切口连杆。

裂解连杆螺栓装配机床的动力学仿真及试验

由于传统的螺栓拧紧方法不能满足裂解加工要求,本文开发研究了裂解连杆螺栓装配机床并进行了仿真试验。介绍了螺栓拧紧机床的基本结构和自动螺栓装配过程,建立了该机床的虚拟样机模型,对装配螺栓过程进行了动态仿真;进行了机床的扭矩/转角试验,确定了某轿车连杆的螺栓拧紧工艺参数为20N.m+95°,采用该工艺能满足该连杆的螺栓装配要求;最后,讨论了定扭矩装配螺栓工序可能出现的质量缺陷,并提出了相应缺陷的解决方案。仿真结果表明,螺栓能准确穿入到连杆螺栓孔内并装配到连杆上。扭矩/转角试验表明,根据螺栓在装配过程中的伸长变形量可判断螺栓装配的轴向力是否符合要求,进而可确定连杆的定扭矩装配工艺。该项研究对螺栓拧紧机床的工程设计和裂解连杆工艺有指导意义。

连杆裂解机床加载速度优化仿真

连杆裂解加载速度是影响裂解质量的重要参数之一,为了了解连杆裂解机床的加载速度特性、实现加载速度的优化,本文进行了虚拟样机仿真研究。首先,利用ADAMS/View和ADAMS/Hydraulics模块建立裂解机床机械和液压系统模型;其次在MATLAB/Simulink模块下建立控制系统模型,包括恒定输入控制系统和基于位移反馈信号的输入控制系统;最后,设置好仿真参数,完成动态仿真,根据仿真结果,分析了裂解加载速度特性。仿真结果表明:恒定输入控制时,裂解缸加载速度为118mm/s,既有利于裂解质量的控制,又不至于导致液压系统设计不合理;基于位移反馈信号时,椭圆输入控制曲线对于控制裂解油缸后程减速效果最为明显。对于实际液压油缸,可参照该曲线进行加载速度控制。

汽车发动机用连杆裂解工艺及设备的合理性探讨

连杆是发动机上的重要零件,其加工工艺及设备是发动机制造业发展水平的重要标志。对比传统发动机连杆制造工艺,阐述了剖分式连杆裂解的机制及过程,根据核心加工技术的不同对近年来国内外主要裂解工艺及设备进行了研究和分类,分析了包括芯轴胀式裂解、液压活塞式、水平滑块式等机械式裂解加工设备的原理及特点,并对复合铸造裂解、热处理(或冷冻)辅助裂解和疲劳拉伸裂解等新型裂解加工方法进行了合理性探讨。

连杆应力槽双向同步电火花线切割机床设计

针对连杆应力槽的加工效率、设备制造成本、两侧应力槽一致性、恒切深等问题,在单杆切槽机床的基础上,提出了一种双向同步电火花线切割加工应力槽设备。设计了支撑平台、切槽平台、对中平台、适配平台等机械结构,研制了基于STM32F103单片机的专用脉冲电源,开发了基于三菱PLC的控制系统;采用了双向同步切割的加工模式,研究了各因素对切槽宽度的影响;采用了优选参数,研究了样机与单杆切槽机床的加工效率。研究结果表明:电流因素对切槽宽度影响最大,样机能实现对连杆应力槽更高效率的双向同步切割,保证了良好的切槽质量与较低的设备制造成本。