打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
大型柴油机连杆钻孔夹具设计及有限元分析

连杆作为柴油机的主要传动部件之一,联接柴油机活塞与曲轴,其加工精度将影响柴油机整体的运转性能。作为大型柴油机连杆,由于其体积与质量较大、结构特殊和油孔复杂等特性,因此会出现加工困难、加工精度不高和加工方式多样等问题。随着市场的发展,用户对产品的质量要求越来越高,因此提高产品的效率与质量成为亟待解决的问题。

300型柴油机连杆加工工序与加工设备表

工序号 工序内容 机床设备1 调质、磁粉探伤2 粗、精车大小头及杆身外圆 卧式数控车床3 粗铣平面 立式数控铣床4 粗镗大小头孔 双孔镗专机5 铣哈夫面、铣止口 立式铣床6 钻连杆体与盖螺栓孔、油孔 立式加工中心7 精铣平面(盖体装配) 立式数控铣床8 精镗大小头孔(盖体装配) 双孔镗专机9 钻长油孔 摇臂钻床10 去毛刺、清洗

连杆在实际加工过程中,由于受连杆盖的影响,无法实现一次装夹完成连杆体与盖联接螺栓孔及油孔的加工,目前,部分企业加工连杆体与盖联接螺栓孔采用一套夹具,加工连杆体油孔采用另一套夹具,因此,加工过程需要采用不同设备,经过两道工序才能完成,在批量生产中加工效率较低。由于大型柴油机连杆体积较大、长度较长,部分企业设计的夹具存在设计高度较高、设计定位与夹紧装置不合理等问题,造成连杆体与盖联接螺栓孔的加工精度无法满足公差要求,连杆体与连杆盖结合不良,影响连杆体与盖联接螺栓的承载能力,最终导致连杆体与连杆盖在柴油机运行时出现脱离现象,俗称“蹬腿”。针对上述出现的问题,本文设计的连杆钻孔夹具,能实现在一套夹具中,采用简单的立式加工中心,经过3次装夹完成连杆体与盖联接螺栓孔及复杂油孔的加工;同时,采用Creo软件中的Simulate模块,用静力学分析方法分析了实际工况下旧式钻床用连杆钻孔夹具与本文设计的连杆钻孔夹具的整体变形情况,并进行了比较分析。

1. 连杆加工工况及夹具分析

本文设计的夹具适用于加工300型号连杆,具体加工工序与加工设备如附表所示。在加工连杆体与盖联接螺栓孔及油孔之前,连杆体与连杆盖的两侧平面已粗加工,连杆体与连杆盖结合面已加工,连杆大、小孔已完成粗加工工序。

旧式钻床用连杆钻孔夹具(见图1a)、旧式镗床用钻油孔夹具(见图1b)为企业目前用于加工连杆体与盖联接螺栓孔与加工连杆油孔的两套夹具,图1a夹具用于加工连杆体与盖联接螺栓孔,设备采用Z3040摇臂钻床,需人工定位钻模孔后加工联接螺栓孔,存在加工效率低等问题。图1b夹具用于加工连杆体油孔,由于两处油孔位置成90°,设备采用TPX6111B镗床,夹具的安装需要成一定角度,安装找正比较麻烦。

图1 旧式夹具1、5、6、8.定位块 2.平面定位块 3、4、7、9.钻模

图2 连杆钻孔综合夹具安装1、2、7、10.钻模 3、9.平面定位块 4、5、6、8、11.定位块 12.轴 13.销

2. 夹具结构设计

连杆钻孔夹具设计如图2所示,图2a为加工连杆体与盖联接螺栓孔时连杆安装图,利用图中件4、件5和件3控制连杆6个自由度,对连杆进行完全定位,然后用压板夹紧连杆体与连杆盖,件1和件2用于快速定位加工连杆体与盖联接螺栓孔及连杆体螺纹孔。图2b为加工连杆体油孔1时连杆安装图,利用图中件6、件8和件9对连杆体进行6点定位,利用压板压紧连杆体,件7用于快速定位加工油孔1。图2c为加工连杆体油孔2时连杆安装图,利用图中件6、件11和件9对连杆体完全定位,利用一块压板压紧连杆体,件10用于快速定位加工油孔2。图2d为连杆钻孔综合夹具左视图,由图可以发现,件1、件2和件7由轴联接,能实现沿轴翻转,方便连杆的安装,件10靠图中件13固定联接,可在安装连杆时拆卸,连杆安装完成后重新装上,便于连杆的安装。利用这一夹具能方便快速的安装连杆及快速加工连杆体与盖联接螺栓孔和连杆体油孔。

3. 切削力与夹紧力分析

加工连杆体与盖联接螺栓孔及油孔前,连杆体与连杆盖为实体孔,无预留铸造孔,根据实际加工工况,为提高加工效率,设备采用沈阳机床股份有限公司的EGC1016龙门立式加工中心,刀具采用高速钢刀具,具体刀具与切削参数如下:螺栓孔刀具直径D1=28mm;螺栓孔丝锥直径D2=27mm;油孔刀具直径D3=10mm;D4=14mm;主轴转速n=1 000 r/min;进给量f=0.2mm/r。

由于连杆体与盖联接螺栓孔要求较高的精度,连杆油孔精度无较高要求,所以需要对加工连杆体与盖联接螺栓孔时夹具受力与整体变形情况进行分析。实际加工过程中,夹具会受到多方面的力,包括装夹工件产生的夹紧力、加工连杆体与盖联接螺栓孔对夹具产生的切削推力和转矩力、工件自身的重力。正是这些力的相互结合影响夹具的变形,从而影响加工连杆体与盖联接螺栓孔的精度。

由于连杆材料为耐热钢材料,因此,采用硬质合金刀具加工连杆体与盖联接螺栓孔,切削推力、切削转矩的计算公式如下:

很多护生在进入妇科实习之后,特别是男护生,在面对操作时能够见到妇科病人的隐私部位而出现紧张、恐惧、害羞,从而回避妇科护理操作,之后甚至更加会逃避一些护理教学。这类的护生并不能很快的进行自我角色转换,这种沉重的心理压力使其对于妇科实习失去兴趣,并且怀疑自我价值。

式中,P为切削推力(N);T为切削转矩(N·mm);D为钻头直径(mm);f为进给量(mm/r);Kp为修正系数,取0.852。

根据所用刀具与切削参数,计算出切削推力与切削转矩分别为:P=427×28×0.20.8×0.852=2 810N;T=210×282×0.20.8×0.852=38 708 N·mm。

工件夹紧力与加工工件时产生的切削推力和切削转矩力、工件自身的重力有关,根据静力平衡原理,夹紧力产生的摩擦力一部分抵消切削转矩力,另一部分抵消切削推力和工件自身重力,经推算夹具实际夹紧力计算公式如下:

银行作为整个供应链条的金主,对于整个供应链的作用是至关重大的。银行可以以自身的地位,结合链上企业之间的差异,设立一些相关的激励措施。供应链中的企业信息明确,责任明确。加强企业之间的有效合作,建立信任。在激励机制下表现的更加的真实。

步骤2,延迟缓冲器的下界确定后,我们重新进行采样.对于每一次采样,最小化需要的延迟缓冲器的数量,并且使它们的调整值向中心值逼近.这一步,因为下限已经确定,取调整值的均值就可以反映出调整值的趋势.因此,压缩调整值以接近其均值的方法可以缩小延迟缓冲器的面积损耗.最后,延迟缓冲器的面积由最小和最大调整值决定.

式中,FJO为实际夹紧力(N);K为安全系数,取2;P为切削推力(N);W为连杆重力(N),取950N;T为切削转矩(N·mm);D为钻头直径(mm);μ为摩擦系数,取0.7。

经计算求得加工连杆体与盖联接螺栓孔时,夹具实际夹紧力FJO=5 372N。

4. 夹具有限元分析

由于连杆体与盖联接螺栓孔的加工精度影响连杆体与连杆盖的结合,进而影响连杆体与盖联接螺栓的承载能力,因此,需要对旧式钻床用连杆钻孔夹具与本文设计的连杆钻孔夹具进行相应的变形分析与比较,看是否满足连杆体与盖联接螺栓孔加工要求。

有限元分析采用静态模拟方式,设定各零部件为全接触式刚性固定联接,因此省略连杆钻孔夹具中的夹紧装置,为便于分析与观察,省去夹具中各钻模机构。对夹具中各零部件进行材料分布,其中连杆与定位块材料为45钢,其余夹具体及支承座材料为HT250材料。

具体来说,与强烈信息性有关的语言特征包括:平均词长、名词化、介词、类形比、修饰性形容词等二十余种特征,而与交互性密切相关的语言特征有个人动词、that省略、一般现在时、动词do、第二人称等。由于该维度中考察的特征众多,篇幅原因,在此只选取了载荷较强的、能较好反映交互性/信息性的部分语言特征计加以展示(见表2)。

采用Creo软件中的Simulate模块,模拟加工其中一个连杆体与盖联接螺栓孔时,对钻床用连杆体与盖联接螺栓孔钻孔夹具与本文设计的连杆钻孔夹具的整体变形情况分别进行分析,分析结果如图3所示。图3a为旧式钻床用连杆钻孔夹具的变形等效云图,由图可以发现,变形量较大区域出现在连杆盖顶部,最大变形量为0.13mm,超出了连杆体与盖联接螺栓孔公差0~0.05mm的要求,说明旧式钻床用连杆钻孔夹具已不适合用于EGC1016龙门立式加工中心,采用高速钢刀具加工的工况。图3b为本文设计的连杆钻孔夹具的变形等效云图,由图可知,变形量较大区域也出现在连杆盖顶部,但最大变形量为0.043mm,满足连杆体与盖联接螺栓孔公差0~0.05mm的要求,因此,本文设计的连杆钻孔夹具完全可以用于EGC1016龙门立式加工中心,采用高速钢刀具进行加工连杆体与盖联接螺栓孔,有助于提高生产效率和联接螺栓孔的加工精度。

5. 结语

夹具设计的好坏直接影响加工零件的质量及加工效率。本文设计的连杆钻孔夹具,能实现在一套夹具中,采用简单的立式加工中心,经过3次装夹完成连杆体与盖联接螺栓孔及复杂油孔的集成加工,提高了加工效率,降低了加工成本;通过对旧式钻床用连杆钻孔夹具与本文设计的连杆钻孔夹具进行有限元分析,发现采用立式加工中心加工连杆体与盖联接螺栓孔,使用旧式钻床用连杆钻孔夹具会产生较大变形,无法满足连杆体与盖联接螺栓孔精度要求,而使用本文设计的连杆钻孔夹具能够满足其精度要求。

现阶段,油田已经进入了云计算时代,其已经由原本的传统架构转变成为云架构。油田的云架构可以被进一步的分成两个层次,其分别是油田云数据中心,还有油田云业务中心。需要把各个采油厂的数据中心整合在一起,构成一个统一化服务的数据中心平台,打造出一个油田服务器的资源池,帮助其给公司以及下属采油厂提供更为精确且完整的数据服务,逐步的将其迁移到油田云数据的中心平台上,集中性的管理信息系统。合理的使用ERP、A2、A5等数据信息,各类系统都应当以公共技术平台为基准,将其信息系统整合成为一些信息组合体,将其效能更为精准的展现出来。

图3 连杆钻孔夹具变形等效云图

参考文献:

[1] 闻邦椿.机械设计手册[M].5版.北京:机械工业出版社,2010.

[2] 李国强,金伟,张久志,等.加工发动机缸盖自动化夹具的研发及有限元分析[J].组合机床与自动化加工技术,2013(5):93-96.

[3] 赵冬梅,金应贵.可转位连杆加工夹具设计[J].西南科技大学学报,2009,24(3):79-80.

[4] 陈述平,程凡强,朱云鹏.一种三驱动六连杆夹具的设计与分析[J].机械设计与制造,2013(1):13-14.

[5] 刘俊成.机床夹具在设计过程中夹紧力的计算[J].工具技术,2007,41(6):89-90.

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
【加工与维修】柴油机曲轴主油道孔加工技术
中速柴油机连杆深油孔加工
工艺革新真快!最新发动机关键件难加工工艺一网打尽!
铣削加工
钢轨钻孔机
木工师傅做的胶合板和螺栓的简单夹紧夹具
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服