汽車發(fā)動機缸孔珩磨誤差分析與精度控制.pdf

1、發(fā)動機是汽車核心部件之一,其質(zhì)量直接影響汽車動力性能。提高發(fā)動機缸孔的加工制造質(zhì)量,對于改善發(fā)動機的燃油效率、降低發(fā)動機的摩擦功耗具有直接的作用。珩磨作為發(fā)動機缸孔精密加工的重要工序,不僅能去除較大的加工余量,而且在提高零件尺寸精度、幾何形狀精度和表面粗糙度方面也較其他工藝方法更加有效,常被用作發(fā)動機缸體機加工的最終工序。
　　本文以上汽通用五菱汽車B12型發(fā)動機缸體為研究對象,針對發(fā)動機缸孔珩磨加工中尺寸與形狀誤差的一致性控制問

2、題,通過對油石磨粒在缸孔表面的切削軌跡和作用區(qū)域的仿真分析,揭示了缸孔不同截面尺寸誤差的形成機理;通過分析珩磨切削力、裝夾力和缸體結(jié)構(gòu)剛度對珩磨過程中缸孔壁面變形量的影響,揭示了四個缸孔形狀誤差的變化規(guī)律。結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場具體工藝系統(tǒng)狀態(tài)和誤差分布規(guī)律,提出了B12型發(fā)動機缸孔加工工藝優(yōu)化方案。本文研究工作具體包括以下三個方面:
　　首先,進行了油石磨粒在缸孔珩磨加工中運動軌跡分布的重構(gòu)。通過對磨粒幾何軌跡重構(gòu)以及轉(zhuǎn)換,分析了磨頭運動

3、參數(shù)對磨粒軌跡分布的影響,推導(dǎo)了磨粒軌跡點數(shù)目在缸孔圓周方向和高度方向上的分布曲線表達式,發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有珩磨加工中磨粒軌跡分布存在著缺陷,探討了該缺陷對珩磨尺寸精度的影響。結(jié)果表明:油石磨粒軌跡點數(shù)目在缸孔圓周方向上分布的均勻性得到了很好的控制;而沿缸孔高度方向上的分布存在著不均,這是導(dǎo)致珩磨過程不同截面尺寸誤差不一致的根本原因。
　　其次,完成了缸孔珩磨過程中的變形仿真。通過缸體建模、受力計算、有限元仿真以及生產(chǎn)加工測量數(shù)據(jù)分析,揭

4、示了缸體各部位剛度間的差異性分布規(guī)律,研究了缸孔表面變形與各力間的變化關(guān)系,發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有珩磨加工中各缸孔受力變形存在著差異,探討了變形差異對缸孔圓度、圓柱度的影響。結(jié)果表明:缸體結(jié)構(gòu)上的不對稱導(dǎo)致了缸體上各部位剛度間的差別,引起了各孔受力變形差異,使得四個缸孔圓度、圓柱度誤差不一致。
　　最后,基于對磨粒幾何軌跡分布和缸孔受力變形的分析,結(jié)合對缸孔制造工藝的分析與生產(chǎn)加工過程質(zhì)量控制中的數(shù)據(jù)處理,提出了珩磨加工中尺寸與形狀誤差的一致

5、性控制方案。利用缸孔加工前、后工序尺寸匹配設(shè)計與珩磨頭運動軌跡分布的控制,減小缸孔上、中、下三截面尺寸誤差的不一致;利用對缸孔珩磨加工變形的控制與珩磨前道工序(精鏜工序)中圓度、圓柱度誤差的控制,減小四個缸孔圓度、圓柱度誤差間的差異。通過生產(chǎn)測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,驗證了控制方案的可行性與有效性,指導(dǎo)優(yōu)化并改進了缸孔加工工藝。
　　研究貢獻點在于:1)重構(gòu)了發(fā)動機缸孔珩磨加工珩磨頭磨粒軌跡點的分布,研究了軌跡分布規(guī)律及其對珩磨加工尺寸