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退役车用发动机缸体再制造工艺与关键设备研究

朱明宇  
【摘要】:再制造就是通过拆解、清洁、再制造性检测、再制造加工等一系列工艺使退役机电产品具有(甚至超过)新品的质量和性能。再制造是退役机电产品回收利用的最佳形式,能够最大限度地保留附加值,减少能源消耗和环境污染。我国再制造产业还处于起步阶段,以发动机为例,再制造工艺和技术标准还不完善,在关键工序上使用的设备大部分来自国外,价格昂贵,再制造成本高。为了提高发动机的再制造质量,降低再制造成本,对再制造技术进行研究并开发环保效果好、精度高、价格低的再制造专用设备显得尤为重要。 本文以缸体再制造工艺与关键设备为研究重点,在深入分析缸体再制造过程中的清洁、再制造性检测与加工等工艺的基础上,形成了先进适用的缸体再制造工艺流程和工艺规范,对规范缸体再制造行为,提高再制造质量具有重要的意义;为了解决传统加工设备精度差、进口设备成本高的问题,设计、开发了主轴承孔卧式珩磨机床和缸孔机械式自动进给立式珩磨机床等两种缸体精度恢复设备,保证了再制造缸体的尺寸和形位精度,具有很好的推广应用前景;为了恢复缸孔的表面质量,对平台珩磨工艺进行了试验研究,建立了平台网纹质量评价数学模型,并对珩磨工艺进行了优化,提高了平台珩磨质量和效率。 本文主要研究结论如下: 1.清洁是缸体再制造中的关键工艺,传统的清洁方法和设备无法满足缸体再制造的需要,本文深入探讨了机械式清洁设备的清洁效果、清洁效益和环保效应。试验研究结果表明高温分解是缸体再制造坯料清洁的重要预处理方式,在清洁大批量缸体时宜采用高温分解加抛丸清洁的方式,在清洁小批量缸体时宜采用高温分解加高压水射流清洁的方式;高压水流疏堵结合清洁技术能够彻底清洁缸体油道内部的污垢,油道自动清洁装置能够大幅度降低劳动强度,清洁效率较之传统的手工刷洗提高了2倍以上,满足缸体油道清洁的需要。 2.珩磨是提高缸体再制造加工精度的关键技术,设计、开发的缸体主轴承孔卧式珩磨机床,利用主轴承孔原孔进行定位,能够实现对所有主轴承孔同时进行直线珩磨,最小切削量小于0.076mm,加工后主轴承孔的表面粗糙度Ra小于1.6μm、圆度和圆柱度误差小于0.01mm、同轴度误差小于0.04mm,加工精度达到国外同类机床的水平;设计、开发的缸孔立式珩磨机床,利用差动轮系实现珩磨油石的机械式自动进给,采用独立的主轴和冲程电机设计,实现油石旋转速度和冲程速度的最佳匹配,加工过程中能实时显示孔型并根据需要可以在任意点停止冲程,及时修正孔型,珩磨后缸孔的圆度和圆柱度误差均小于0.01mm,加工精度达到国外同类机床的水平。 3.平台珩磨是恢复缸孔表面质量,改善缸孔和活塞环摩擦性能的关键工艺,采用均匀试验和多元线性回归法建立的平台网纹质量评价数学模型,能准确预测平台网纹参数随珩磨工艺参数的变化情况,便于迅速求得最佳的珩磨工艺参数,实现对平台珩磨工艺的量化指导,大幅提高平台珩磨的质量和效率。 4.研究形成的缸体再制造工艺流程与规范对提高缸体的再制造质量具有重要的意义。 本文的创新之处在于: 第一、根据高压水流疏堵结合的原理,设计开发了缸体油道自动清洁装置,并申请了一项发明专利; 第二、采用均匀试验和多元线性回归法建立了平台网纹质量评价数学模型,能够根据平台网纹的要求快速求得最佳的工艺参数,提高平台珩磨的质量和效率; 第三、研究了缸体再制造坯料清洁、再制造性检测、再制造加工等工艺流程,形成工艺标准草案,为提高缸体再制造质量提供了依据。


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