汽车发动机曲轴数控切削用量优化的研究
论文题目:曲轴的数控加工技术研究
郑州航空工业管理学院本科生毕业论文摘要论文题目:曲轴的数控加工技术研究班级:学号:作者:签名:指导教师:韩光平(副教授)签名:(副教授)摘要本文主要分析曲轴的数控加工技术。
其中,智能化的数控技术是机械工业发展的重要方向之一。
曲轴是汽车、拖拉机等发动机中最重要而且是承受负荷最复杂的零件,它的数控加工质量在很大程度上影响了发动机的技术性能和寿命。
鉴于曲轴的复杂性和重要性,对曲轴的数控加工技术的研究显得犹为重要。
应用数控加工技术可以提高加工精度;使加工对象适应性强;有效控制加工时间;减轻劳动者的劳动强度;减少操作误差;有利于生产管理的自动化。
因此曲轴的数控加工技术的研究具有一定的理论意义和实际价值。
本文分析了国内外曲轴的数控加工研究现状,阐述了内燃机曲轴数控加工技术的发展趋势。
本文通过对曲轴的数控加工技术、结构特征和加工特征、加工技术、NC加工实现、CAD/CAM集成技术进行简单分析和研究,以期得出适合我国内燃机曲轴制造的一种方案,推动我国内燃机行业的持续发展。
关键词曲轴;数控加工;CAD/CAM;智能化SUBJECT:STUDY ON NUMERICAL CONTROL PROCESSING TECHOLOGY OFTHE CRANK-SHAFTCLASS: 0606961 STUDENT ID: 060696142 AUTHOR: ZHANG Yuanyuan SIGNATURE:TEACHER: HAN Guangping(vice prof.) SIGNATURE: (vice prof.)ABSTRACTIn this paper, the numerical control processing technology of crank-shaft is introduced. Intellectualized numerical control technology is one of the important developing directions for the mechanical industry. The crank-shaft is the most important part that has very complex loading conditions in the engines of cars and tractors, and its numerical control processing quality has a great effect on the engine's technical characteristics and life. In view of the complexity and the importance of the crank-shaft, research on the numerical control processing technology of crank-shaft becomes particularly important. The use of NC technology may increase the working accuracy; improve the proc essing object’s applicability; control process period availably; reduce worker's labor intensity; decrease operation error; be beneficial to the automation of production management. Therefore research of shaft-crank's NC processing technology has certain theoretical meaning and the practicalvalue. In this paper, the research status of crank-shaft’s NC processing technology is analysed at home and broad, and the NC processing technology’s developing trend of internal combustion engine’s crank-shaft is described. Based on the simple analysis of the crank-shaft’s NC processing technology, structural features and processing features, processing technology, NC processing’s realization, the integration technology of CAD/CAM, we look forward to get a plan which is fit for China to promote China's internal combustion engine industry.KEY WORDSCrank-shaft; numerical control processing; CAD/CAM; intelligentize目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (IV)第一章绪论 (1)1.1曲轴的简介 (1)1.2曲轴的数控加工技术在国内外的研究现状 (4)1.3本论文的研究意义及主要工作 (6)1.3.1本论文的研究意义 (6)1.3.2本论文主要进行工作 (6)第二章曲轴的CAD/CAM集成 (8)2.1CAD/CAM技术应用状况 (8)2.3CAD/CAM集成系统 (9)2.4曲轴的CAD/CAM集成 (11)2.4.1曲轴的参数化特征建模模块 (12)2.4.2主轴颈、连杆轴颈、前轴端、法兰端的造型 (13)2.4.3曲柄的造型 (14)2.5小结 (15)第三章曲轴的数控加工技术 (16)3.1曲轴的特征分析 (16)3.1.1曲轴的结构特征分析 (16)3.1.2曲轴加工特征分析 (17)3.2曲轴加工技术及其特点 (17)3.2.1曲轴车削技术 (17)3.2.2曲轴铣削技术 (18)3.2.3曲轴车—拉技术 (19)3.2.4车—车拉曲轴加工技术 (20)3.3曲轴NC加工实现 (20)3.3.1 NC加工操作流程 (20)3.3.2曲轴零件CAM的实现 (21)3.3.3装配方式下制造模型建立 (22)3.3.4建立加工数据库 (23)3.3.5刀具路径演示和加工仿真 (23)3.3.6后臵处理 (24)3.4小结 (25)第四章结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)第一章绪论本章主要介绍曲轴的数控加工技术在国内外的发展状况,以及曲轴的CAD/CAM集成技术在国内外的发展,阐述了本课题研究的内容及意义。
曲轴内铣切削用量优化
曲轴内铣切削用量优化任小中;张坚;王质明【摘要】@@%曲轴内铣技术在加工高硬度、多缸型曲轴时有着明显优势,因此,已被广泛应用于发动机大规模制造企业.内铣工艺的切削用量优化设计是提高曲轴铣削效率的重要途径.针对现有曲轴内铣加工设备效率低的问题,建立了以最大生产效率为目标的切削用量优化模型.在可行域内选取一系列均匀布点作为初始点.通过使用均布法,采用M atlab的工具箱函数进行切削用量优化设计,并完成了加工测试.试验结果表明:以均匀布点为初始点,通过求得一系列局部最优解,最终可以获得全局最优解.【期刊名称】《河南科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(033)005【总页数】4页(P45-48)【关键词】曲轴内铣;切削用量优化;目标函数;Matlab【作者】任小中;张坚;王质明【作者单位】河南科技大学机电工程学院,河南洛阳471003;河南科技大学机电工程学院,河南洛阳471003;河南柴油机重工有限责任公司,河南洛阳471000;河南柴油机重工有限责任公司,河南洛阳471000【正文语种】中文【中图分类】TG501.20 前言曲轴铣削作为国际上曲轴批量加工的主流技术已经得到了广泛的应用。
当加工铸钢或合金钢材料的曲轴时,曲轴内铣与外铣、车铣复合技术相比,在加工余量、精度和效率等方面有着明显优势[1]。
而在切削速度、加工连续性、加工精度、简化工装等方面,曲轴内铣有着传统的曲轴车削技术无法比拟的优势。
但由于中国的曲轴铣削工艺推广速度较慢,对曲轴内铣切削用量优化问题研究的较少,企业在生产过程中难以充分释放内铣设备的产能[2-3]。
本文针对曲轴内铣工艺,完成了切削用量优化与曲轴加工测试,提高了设备生产效率。
1 数学模型建立1.1 建立铣削用量模型曲轴内铣的铣削用量优化是基于其加工特点,通过对铣削加工过程的分析与研究,建立合理、准确的铣削用量优化数学模型[4],选取目标函数(本文选取最大切削效率,在切削过程中,切削效率等同于生产效率),采取合适的优化算法,在铣削用量的可行域内,求得目标函数最优解。
数控加工切削参数优化的研究的开题报告
数控加工切削参数优化的研究的开题报告一、选题背景随着我国制造业的快速发展,数控加工技术已成为现代化制造企业的关键技术和核心竞争力。
数控加工技术具有高精度、高效率、高重复性、高一致性等特点,能够满足各种复杂零部件的加工需求,因而备受制造企业的青睐。
而数控加工切削参数优化则是提高数控加工质量和效率的重要途径,具有重要的研究意义和实际应用价值。
二、选题意义1.降低生产成本。
数控加工切削参数优化可以有效降低加工能耗,减少材料浪费和机床磨损,从而降低生产成本,提高企业的竞争力。
2.提高加工质量。
合理的切削参数可以保证加工精度和表面质量,减少加工残余应力和变形,提高工件的使用寿命和稳定性。
3.提高生产效率。
优化的切削参数可以提高加工速度和生产效率,缩短加工周期,增强企业的生产能力。
4.推动制造业升级。
数控加工切削参数优化是智能制造领域的热点问题,研究结果具有引领行业技术发展和推动制造业升级的重要意义。
三、研究内容本研究将从实际加工工艺角度出发,通过对数控加工切削参数的优化研究,探讨如何选择合适的切削参数,提高加工效率和质量,降低加工成本,具体内容包括:1.数控加工切削参数的基本原理和流程。
2.数控加工切削参数的优化方法和模型建立。
3.实例分析和对比实验,验证切削参数优化的可行性和效果。
4.结合实际生产需求,提出数控加工切削参数优化的实施方案和建议。
四、研究方法本研究将采用实验研究和数值模拟相结合的方法,通过实际加工实验和仿真分析验证切削参数优化的效果和可行性。
具体采用的方法包括:1.设计实验方案,探究切削参数对加工结果的影响。
2.采用数学模型和模拟软件进行仿真分析,探讨切削参数的合理设置。
3.对比实验结果和仿真分析结果,得出最佳的切削参数选择方案。
4.对实验结果和仿真分析结果进行数据处理和统计分析,确保研究结果的可靠性和科学性。
五、预期成果本研究的预期成果包括:1.建立基于实验和仿真的数控加工切削参数优化模型。
机械工程中曲轴磨削过程的数值模拟与优化
机械工程中曲轴磨削过程的数值模拟与优化曲轴是内燃机和柴油机等机械设备中的关键零部件,其质量和精度直接关系到整个机械系统的性能和寿命。
而曲轴的制造过程中,磨削是必不可少的环节,其质量和效率对于最终产品的质量和成本有着重要影响。
因此,在机械工程中,数值模拟与优化成为了曲轴磨削过程中不可或缺的技术手段。
数值模拟是通过计算机技术对实际磨削过程进行仿真和预测的方法。
通过建立数学模型、采用数值方法,可以模拟曲轴磨削过程中的各个物理现象和工艺参数,并对其进行分析和优化。
首先,数值模拟可以帮助确定曲轴的理想加工工艺参数,如磨削速度、磨削深度等,以提高磨削的效率和质量。
其次,数值模拟还可以评估曲轴在磨削过程中的变形和应力分布,以预测曲轴在使用时的寿命和性能。
在曲轴磨削过程中,优化是提高磨削效率和质量的关键。
对于数值模拟来说,优化是通过调整工艺参数和优化算法,使得磨削过程中的某一性能指标达到最佳状态。
根据不同的优化目标,可以采用多种优化算法,如遗传算法、粒子群算法等。
通过对曲轴磨削过程的数值模拟和优化,可以获得最佳的磨削工艺参数和成品质量,从而提高产品的竞争力和市场份额。
然而,曲轴磨削过程的数值模拟与优化并不是一件容易的事情。
首先,由于曲轴的复杂几何形状和大尺寸特点,数值模拟的计算量非常大,需要耗费大量的计算资源和时间。
其次,磨削过程中涉及到众多的物理现象,如摩擦、热传导等,需要建立详细的数学模型来描述这些物理过程。
此外,由于曲轴材料的特殊性质和磨削工艺的变化,数值模拟和优化的过程中还需要对模型进行验证和修正,以保证结果的准确性和可靠性。
为了克服这些困难,机械工程师们通过多学科知识的整合和创新性思维的应用,不断改进数值模拟与优化的方法和工具。
他们利用大数据、人工智能等现代技术,提高计算和优化算法的效率和准确性。
同时,他们还加强与实际制造工艺的结合,充分考虑到磨削设备和工艺参数的限制,以提高模拟结果的真实性和可操作性。
数控机床技术中的切削参数调整与优化
数控机床技术中的切削参数调整与优化数控机床是现代制造业中不可或缺的重要设备,它具有高精度、高效率、灵活性强等特点。
在数控机床的加工过程中,切削参数的调整与优化对于提高加工质量和效率至关重要。
本文将讨论数控机床技术中的切削参数调整与优化的一些关键点。
首先,了解切削参数的基本原理是进行调整与优化的前提。
在数控机床中,切削参数包括切削速度、进给速度和切削深度等。
切削速度是刀具在单位时间内切削工件的线速度,进给速度是刀具在单位时间内切削工件的移动速度,切削深度是刀具在每次进给过程中从工件上切削掉的厚度。
这些参数的合理调整与优化可以提高加工效率、降低加工成本。
其次,切削速度的调整与优化是数控机床加工中一个重要的方面。
切削速度的选择需要考虑到刀具材料的硬度以及工件材料的特性。
如果切削速度太慢,会增加加工时间和成本;而切削速度过快,则会使切削工具发生磨损加剧、工件表面质量下降,甚至导致切削工具过早失效。
因此,根据实际情况合理调整切削速度,将是提高加工效率和工件质量的关键。
进给速度的调整与优化也是数控机床加工中不可忽视的因素。
进给速度的大小会直接影响到切削效率和加工精度。
如果进给速度太快,会导致切削过程中产生过大的切削力,易使工件产生振动,降低加工质量和工具寿命。
而进给速度过慢,则会增加加工的时间和成本。
因此,进给速度的调整与优化需要根据工件材料和形状、刀具材料和刚性等因素进行综合考虑。
切削深度在数控机床加工中也起着至关重要的作用。
切削深度的大小决定了每次切削过程中切削掉的工件厚度。
当切削深度过大时,会增加刀具的切削负荷,导致切削力增大,对机床和刀具造成不必要的损坏。
同时,切削深度也与工件表面质量有关,过大或过小的切削深度都会影响工件表面的光洁度和精度。
因此,合理调整和优化切削深度,是提高加工质量和效率的重要手段。
除了以上的切削参数调整与优化,还应根据具体加工要求和机床的性能特点进行综合考虑。
例如,对于某些脆性材料,可以适当降低切削速度和进给速度,以防止切削过程中产生过大的切削力,从而避免工件破裂的风险。
汽车曲柄零件机械加工工艺方案优化
汽车曲柄零件机械加工工艺方案优化汽车曲轴是汽车发动机的核心部件之一,它需要极高的精度和强度才能满足发动机的工作要求。
曲轴加工的过程对于曲轴的质量和性能有着直接的影响,因此曲轴加工工艺的优化尤为重要。
一、零件机械加工零件机械加工是制造业中常用的一种加工方法。
它是指使用机床对零件进行切削、磨削、钻孔、铰孔等加工方式,最终制造出所需要的零件。
零件机械加工具有加工精度高、工作效率高、工艺适用范围广等优点,因此广泛应用于各个行业中。
曲轴是一个复杂的工件,它的加工过程需要多个工序完成。
针对不同的曲轴型号和要求,需要制定相应的加工工艺方案。
以下是曲轴加工工艺方案的优化方法:1. 制定合理的工艺路线在曲轴加工之前,需要根据零件的形状和特征,制定一条合理的加工工艺路线。
工艺路线需要考虑零件切削和磨削加工的顺序和方式。
加工工艺路线的设计应该充分考虑到加工效率、加工精度和加工成本。
2. 选择合适的刀具和磨削工具刀具和磨削工具的选择对于曲轴加工的质量和效率起着至关重要的作用。
选择合适的刀具和磨削工具可以提高加工精度和效率,降低加工成本。
刀具的选择需要考虑到零件的材质、形状和大小等因素,同时还需要考虑到切削速度和刀具寿命等因素。
磨削工具的选择需要考虑到加工面的形状和精度要求等因素。
3. 控制切削和磨削参数切削和磨削参数对于曲轴加工的质量和效率有着决定性的影响。
在加工过程中,需要根据情况控制切削和磨削参数,以确保零件的加工质量和效率。
切削和磨削参数包括切削速度、进给量、切削深度、磨削负荷等。
4. 加强刀具和工件夹紧在曲轴加工过程中,刀具和工件夹紧的稳定性对于加工的精度和效率非常重要。
因此,加强刀具和工件夹紧是曲轴加工过程中必须注意的一个方面。
夹紧装置应该具有足够的刚度和稳定性,以确保夹紧力的均匀和稳定。
5. 做好质量检查和控制质量检查和控制是曲轴加工过程中必不可少的一部分。
在加工过程中,需要不断地检查零件的精度和表面质量。
汽车发动机曲轴数控切削用量优化研究
汽车发动机曲轴数控切削用量优化研究作者:文/ 朱炳坚张志波覃新贵来源:《时代汽车》 2020年第13期朱炳坚张志波覃新贵上汽通用五菱汽车股份有限公司广西柳州市 545007摘要:汽车发动机曲轴在加工的过程中,数控加工工艺是最基本的工艺,而切削工作又是数控加工工艺中最基础的工作,所以要想提高汽车发动机曲轴的质量,就要优化汽车发动机曲轴的数控切削技术,而想要优化汽车发动机曲轴的数控切削技术,就要优化汽车发动机曲轴的数控切削用量。
所以本篇论文就主要对汽车发动机曲轴数控切削用量优化进行了研究,首先详细介绍了汽车发动机曲轴的数控加工工艺,然后介绍了汽车发动机曲轴的主要技术要求,其次介绍了汽车发动机曲轴在加工的工程中需要用到的材料以及毛坯,然后对汽车发动机曲轴的机械加工工艺进行了分析,并且给出了优化汽车发动机曲轴数控加工工艺参数的意见,最后进行了总结。
关键词:汽车发动机曲轴数控加工工艺切削用量优化Research on Optimization of Numerical Control Cutting Quantity of Automobile Engine CrankshaftZhu Bingjian, Zhang Zhibo, Qin XinguiAbstract:In the process of machining automobile engine crankshafts, numerical control machining process is the most basic process and cutting is the most basic work in numerical control machining process. Therefore, to improve the quality of automobile engine crankshafts, it is necessary to optimize the numerical control cutting technology of automobile engine crankshafts, and to optimize the numerical control cutting technology of automobile engine crankshafts, it is necessary to optimize the numerical control cutting parameters of automobile engine crankshafts. Therefore, this paper mainly studies the optimization of the numerical control cutting parameters of automobile engine crankshafts. Firstly, the numerical control processing technology of automobile engine crankshafts is introduced in detail. Secondly, the main technical requirements of automobile engine crankshafts are introduced. Thirdly, the materials and blanks needed in the processing engineering of automobile engine crankshafts are introduced. Then, the mechanical processing technology of automobile engine crankshafts is analyzed. Finally, the opinions on optimizing the numerical control processing parameters of automobile engine crankshafts are given. Finally, a summary is made.Key words:automobile engine crankshaft, numerical control processing technology, optimization of cutting parameters1 引言随着时代的进步,汽车已经成为人们日常生活中的必需品,并且随着人们生活质量水平的提升,人们对于汽车的质量也有了更高的要求。
数控加工参数优化技术研究
数控加工参数优化技术研究随着现代数控机床的普及和发展,数控加工技术已经成为制造业中不可或缺的核心技术。
智能制造的概念也日益引起人们的重视。
数控加工参数优化技术作为一种重要的手段,在实现高效率、高精度、高可靠性生产的同时,也受到了越来越多的关注。
数控加工参数优化技术研究需要考虑以下几点:首先,数控加工是一种复杂的制造过程,其加工参数包括切削速度、切削深度、进给量、刀具类型和切削液等,其中任何一个参数都会对工件加工质量和加工效率产生影响。
因此,在进行数控加工参数优化技术研究时,需要综合考虑各种加工参数之间的关系,并找出最佳的实现方案。
其次,数控加工参数优化技术研究需要综合考虑数控机床的机械、电气和控制部分。
这意味着在优化加工参数时,需要对数控机床的整个系统进行分析,以确保加工参数的优化方案不会对整个机床的运行产生负面影响。
最后,数控加工参数优化技术研究需要依托先进的计算机技术和数据分析手段。
随着大数据和人工智能技术的发展,研究人员可以利用各种数据分析和预测算法,对加工参数进行优化和预测,以提高加工精度和效率。
从以上几个方面来看,在数控加工参数优化技术研究中,需要综合考虑加工参数之间的关系,整个数控机床系统的影响以及运用计算机技术和数据分析手段等方面,以实现在保证加工质量的情况下提高加工效率和减少加工成本。
具体来说,可采用以下策略:首先,利用试验验证法确定最佳的加工参数。
根据工件类型和加工材料等因素来设定一组初始加工参数,然后通过实验和试验结果的分析,逐步调整参数和参数之间的关系,以找到最佳方案。
其次,通过数学模型和模拟软件来确定最佳的加工参数。
数学模型可以描述切削过程,并识别切削参数和切削条件之间的关系。
模拟软件可以模拟加工过程并预测加工结果,以评估不同参数对加工结果的影响。
最后,利用大数据和人工智能技术来优化加工参数。
这种方法基于大量的历史数据,通过机器学习算法和预测模型来训练和优化加工参数,以寻找最优解。
曲轴加工工艺优化的分析与实施
书山有路勤为径;学海无涯苦作舟
曲轴加工工艺优化的分析与实施
在金融危机的影响下,汽车市场竞争日趋激烈,汽车及零部件企业面临严峻的挑战,各大主机厂对曲轴的质量和精度要求越来越严格。
为了满足客户需求,我公司提出“以工艺为龙头”的指导方针,要求改进、优化
曲轴加工工艺,进一步提升产品质量和效率,提高客户满意度。
通过对锻钢曲轴加工工艺进行整体优化试验,不仅取得了良好的效果,提高了锻钢曲轴的产品质量,同时还提高了生产线的产能,解决了产量与质量此消彼长的难题。
曲轴加工现状
曲轴是发动机的关键零件之一,其结构复杂,生产批量大,品种更换频繁,精度要求高。
主轴连杆颈的尺寸精度为IT6~IT7,圆度≤0.005mm,表面粗糙度Ra0.2~0.4。
因此,一条先进的曲轴生产线不仅要实现柔性换产以面对市场需求,还要满足工艺要求,保证加工精度,最终生产出合格的产品。
锻钢曲轴生产线拥有世界顶级的数控机床、先进的加工工艺及日臻完善的管理制度,不仅大幅提升了曲轴的加工效率,实现了柔性快速换产能力,而且更好地保证了曲轴的加工质量。
当前,曲轴的质量主要通过机加工和热处理的过程控制来保证,其途径大致有以下三种:
1. 人为检测:指通过专业质检人员(或操作人员自检、互检)对每道工序按照工艺要求进行在线测量,及时调整工艺参数,避免不合格产品周转到下道工序或出现批量废品。
专注下一代成长,为了孩子。
探讨数控机械加工效率优化措施
探讨数控机械加工效率优化措施数控机械加工是一种通过控制系统对加工设备进行数字控制以实现零件加工的高效、精密加工方式。
随着制造业的发展,数控机械加工在制造业中的地位日益重要,而数控机械加工的效率直接关系到生产效益和产品质量。
对数控机械加工效率的优化措施成为重要的课题。
本文将探讨数控机械加工效率优化的措施。
一、优化加工程序任何一台数控机床都需要有相应的加工程序才能够正常工作。
在实际加工中,通过不断地优化加工程序,可以提高加工的效率。
对加工轨迹进行优化,合理规划加工路线,避免不必要的停留和移动,减少空转时间,提高机床利用率。
对切削速度和进给速度进行优化,根据具体的加工情况进行调整,以达到最佳的加工效果。
利用智能化的加工程序编制软件,可以自动生成最优的加工路径和参数,进一步提高加工效率。
二、选择合适的刀具和夹具刀具和夹具是数控机械加工中至关重要的部分,选择合适的刀具和夹具可以有效提高加工效率。
在选择刀具时,要根据加工材料和加工工艺来确定刀具的类型和规格,选择合适的刀具材料和刀具几何角度,以获得更好的切削性能。
对于夹具来说,要选用具有较高的夹紧力和刚度的夹具,以确保加工过程中工件的稳定性和精度,从而提高加工效率。
三、加强设备维护与保养设备的维护和保养对数控机械加工效率的影响非常大。
定期进行设备的维护保养,可以保证设备的正常运转,减少故障率,提高设备的可靠性和稳定性。
要加强设备的日常管理,做好设备的清洁和润滑工作,延长设备的使用寿命,确保设备始终处于最佳工作状态,从而提高加工效率。
四、提高操作工人的技能操作工人的技能水平直接影响数控机械加工的效率和质量。
提高操作工人的技能水平是提高加工效率的重要措施之一。
要加强对操作工人的培训和教育,提高其对数控机床和加工工艺的理解和掌握。
要加强现场管理,规范操作流程,遵守操作规程,确保操作的安全性和稳定性。
通过激励机制和奖惩制度,激励操作工人的积极性和创造性,提高工作效率。
车削加工中切削用量的程序优化求解
K, 0 r 1 >
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基 本 原 则 , 得 切 削 加 工 的 生 产 率 高 , 工 相 同 体 积 使 加
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由 于粗 车不 必 限制 g( ) 且实 际余 量 为 a 4 m, 合 4z , =m 综
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比较 : =  ̄8mm r = .9 m/ 00 2 / 15 m ,
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用 量 选 取 的 最 优化 问题 模 型 可 以 描 述 为 ( ) 该 模 型 属 于 1,
根 据金 属 切 削原 理 , 订 切 削 用 量 , 制 就是 在 刀 具 材 料 和几 何 角 度 确 定 的基 础 上 , 理 确 定 切 削 深 度 %、 给 量 合 进
含不 等 式 约束 的优 化模 型 。切 削 深 度 单 位 为 mm、 给 进 量 厂 位 为 m /、 削速 度 单 位 为 mmi 单 mr切 / n,
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_、 切 削 速 度 , 充 分利 用 刀具 切 削 性 能 和机 床 性 能 , 厂和 在 保 证 加 工 质 量 前 提 下 ,获 高 生 产 率 和 低 加 工 成 本切 削 用
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汽车发动机曲轴高效精密加工成套装备的研发与应用
二、新技术应用情况
本 曲 轴 加 T 生 产 线 成 套 装 备 开 发 时 研 究 了 曲
为 回转 中心 ,采 用 现代 数控 技术 ,通 过工 件旋 转
轴 ( C . 、C : 轴) 、砂 轮 进 给轴 ( 、 轴 )及 砂
轴多砂带 整体 超精 密抛 光 1 二 艺 及技 术 、曲轴 随 动 磨削 的智 能 化 、无 编程 专 家 系统 软件 、与生 产 线
2 .具 有敏 捷 、柔 性 特 征 的 曲轴磨 削 生 产 线 总体布 局技 术
曲轴传统 磨 削加 l 丁_ T 二 艺一 般 为 曲轴 止推 面 的
相适应 的零件 物 流传 输 系统等 。产 品在 开发 过 程
方面缩短 了工艺路 线 ,提 高 了设备 的加 工精度 ,
是通过控制工件 的旋转 运 动 ( c轴 ) 和砂 轮 的横
向进给运动 ( X轴 ) ,使砂 轮外 圆与工件被 加工表 面轮廓 始 终 相 切 ,从 而 实 现 偏 心 圆 的 磨 削加 工。 图1 为采用随动磨削法对曲轴连杆颈进行磨 削的原 理示意图 ,O为主轴颈 中心 ,从图中可 以看 出 ,当
中实现 了如下 的技术创新与突破 :
磨 削 、曲轴 主轴颈 的磨削 、曲轴连杆径的磨削 、曲
轴法兰端 、皮 带轮 端 的磨 削 、曲轴 主轴 颈 和连 杆 颈的抛 光 、曲轴止推 面的抛光等 7道工序。整合 优 化后的曲轴 生产 线 工序 布局 为 :采 用立 方氮 化 硼
1 .以 “ 数 控 切 点跟 踪 精 密 高 效磨 削 ” 为 核 心的 多轴联 动 非圆超 高速磨 削 工艺技 术
颈 上 的弧段 A B;从 9 0 。 转到 1 8 0 。 时 ,磨 削 了连杆
数控车削中切削用量的多目标优化_沈浩
文章编号:1000-5889(2005)05-0047-03数控车削中切削用量的多目标优化沈 浩1,谢黎明1,韩 莹2(1.兰州理工大学机电工程学院,甘肃兰州 730050;2.浙江舞台设计研究院有限公司,浙江杭州 310053)摘要:切削用量参数的选择与数控机床保质、高效地运行密切相关,而传统方法很难达到切削用量参数优化的目的.为最大限度地发挥数控机床的功效,通过应用优化设计中的惩罚函数法,综合考虑切削过程中的主要约束条件,建立多目标优化模型,进行切削用量中的切削速度、进给量的优化设计.实例表明,采用优化后的切削参数进行加工,能明显地降低成本,提高效率.关键词:切削用量;目标函数;约束条件;优化中图分类号:TG519.1 文献标识码:AMulti-target optimization of cutting parameters in NC turningS HEN Hao1,XIE Li-ming1,HAN Ying2(1.College of M echano-Electronic Engineerin g,Lanzh ou Univ.of Tech.,Lanzhou 730050,C hina;2.Zhejiang Research In stitute of S tage Design,Hangzh ou 310053,China)A bstract:The selectio n of cutting parameters is clo sely related to operating efficiency fo r NC.It is diffi-cult to attain the optimizatio n o f cutting parame ters by apply ing the traditional means.A m ulti-targe t opti-mizatio n model of cutting param eters,w hich will be beneficial to improve the efficiency of NC,is proposed fo r ge tting the optim al cutting parameters based o n the me thod of punitive function in optimization design thro ug h co nsidering the chief restrain factors of cutting process.The results show that the optim al parame-ters in cutting process can reduce cost and improve the efficiency evidently.Key words:cutting parame ter;objective functio n;co nstraint conditio n;optimization 金属切削加工参数的优化选择对保证加工质量、提高生产率和经济效益具有重要意义,对于数控机床特别是加工中心也尤为重要.由于加工过程的复杂性和不确定性,目前许多工厂都是根据经验来选择切削用量,实际结果却因人因厂而异,差别很大.为控制和保证加工质量,充分发挥数控机床的能效,使切削用量的选择由经验判断走向定量分析,借助计算机技术,以简便可靠的优化算法优化选择切削用量,适应切削加工的实际需要.数控机床的价格和工时费用较高,刀具损耗费用所占比重相对较低,因此,多数资料上介绍应尽量选用高的切削用量[1].按此选择,就可降低机床工时成本在零件制造成本中所占的比例,这是有利的一面.但是,高切削用量会降低切削刀具的耐用度,需要经常更换或刃磨刀具,从而降低生产率;高切削用 收稿日期:2005-03-04 作者简介:沈 浩(1965-),男,江苏吴县人,讲师.量容易出现废品,并降低机床工作的可靠性. 目前,最普遍采用的优化准则是最小工艺成本准则,这一准则综合考虑了生产率和生产成本.按照此准则,选择较高的切削速度和相对较低的刀具耐用度是合理的,即在最高生产率和最低生产成本之间对切削用量进行优化.本文选择的切削用量应当满足所要求的优化准则,在综合考虑主要约束条件的前提下,建立车削用量多目标数学优化模型.1 切削用量优化问题的描述1.1 设计变量在实际加工过程中背吃刀量a sp往往受到加工余量的限制,为减少走刀次数尽可能一次切除全部余量,优化时通常将背吃刀量a sp作为常量,而将v 与f作为设计变量.优化模型是一个单走刀模型,即假定加工所要求的几何形状仅需一次走刀,车削加工的优化问题具有一定的局限性,不利于数控加工的自动编程及CAPP的实现.实际的车削常常是第31卷第5期2005年10月兰 州 理 工 大 学 学 报Jo urnal of Lanzho u Univ ersity of T echno lo gyVo l.31No.5Oct.2005多走刀模型,为使切削加工的优化更加准确实用,以v、f作为优化设计变量.因此,设计变量x=[v,f]T[2,3].1.2 目标函数优化的目标应和生产企业需要完成的技术经济指标一致.在机械制造行业中,生产的技术经济指标主要有质量、成本、生产率等.人们总是希望在保证加工质量的同时,尽可能地降低加工成本,提高生产率.加工成本和生产率都和切削用量密切相关,因此,以最小工艺成本为优化准则,把加工成本和生产率作为切削用量优化的目标函数,符合生产的实际需要.1)单件生产时间生产率是通过单件生产时间来体现的,即最高生产率和最短单件生产时间是一致的.单件生产时间是由切削加工时间、换刀时间和辅助加工时间组成[4,5].即t=t m+t f+t m t h/T(1)式中:t为加工工时;t m为切削时间,t m=πdl w/1000 v c f[1],l w为切削路径(包括切入、切出长度),d为车削工件的直径;t f为工序辅助时间;t h为换刀时间; T为刀具耐用度,T=C T/v x c f y a z sp[1],C T与刀具、工件材料和切削条件有关的耐用度系数,x、y、z为各切削用量对刀具耐用度影响程度有关的指数.2)单件生产成本单件生产成本由工件材料成本、工时成本费用和刀具成本费用组成[4].即C=c w+c0(t m+t f+t m t h/T)+t m c t/T(2)式中:c w为工件材料成本,c0为单位时间生产成本,c t为刀具材料和刃磨费用.1.3 多目标模型生产中经常会遇到既要实现最高生产率(最短加工时间)同时又要达到最低加工成本或其他技术经济指标要求的多目标情况,因此,应根据实际需要建立多目标模型.现以最低成本和最高生产率建立多目标模型.根据线性权重系数法,多目标函数为[6] min f(x)=min[w1f1(x)+w2f2(x)]=min[w1t(v,f),w2C(v,f)](3)式中:w1、w2为权重系数,w1+w2=1.1.4 约束条件加工过程中约束条件有很多,其中,主要有切削力约束、加工功率约束、工件表面粗糙度约束、切削速度和进给量范围以及工艺系统刚度、硬质合金刀片强度等限制.1)切削力约束条件[7]:F=C F a x F sp f y F v n F c K F≤F max(4)式中:C F为由工件材料和切削条件确定的经验系数,K F为修正系数,x F、y F、n F为切削用量各自的指数.2)机床功率约束条件[7]:P E=F c v c/ηc≤P0(5)式中:主切削力F c=C Fca x F c sp f y F c v n F c c K Fc[1];P0为机床电机的额定功率,kW;ηc为机床的传动效率.3)工件表面粗糙度约束条件[7]:对尖刀切削:R max=f/(cotκr+co tκr′)≤R(6) 对圆弧刀切削:R max=f2/8rε≤R(7)式中:rε为刀具的刀尖圆弧半径,R为工件允许的表面轮廓最大高度.4)进给速度约束条件:f min≤f≤f max(8)式中:f min、f max分别为所用机床限定的最低和最高进给速度.5)切削速度约束条件:v min≤v≤v max(9)式中:v min、v max分别为最低和最高切削速度.6)工艺系统刚度约束条件.双顶尖支承切削加工轴时,刀尖处于某点x,工件的挠度为[7]Y st=F p[1/K d+(L-x)2/L2K t+x2/L2K w+ (L-x)2x2/3EI L]≤IT(10)式中:F p为背向力,K d、K t、K w分别为机床刀架、头架、尾架的刚度,E为弹性模量,I为惯性矩,L为工件长度,I T为加工后要求的形位公差.7)硬质合金刀片强度约束条件:f≤f t(11)式中:f t为刀片强度允许的进给量,与背吃刀量a sp、刀片几何参数及材料(包括是否有涂层)有关.以上给出了主要的约束条件,结合不同的车削条件,可对约束条件进行适当的删减,以保证加工达到精度要求.综合以上所述,即可建立多目标优化数学模型[6]:min f(x)=min[w1t(v,f),w2C(v,f)] s.t. F≤F maxP E≤P0R max≤Rf min≤f≤f maxv min≤v≤v maxY st≤IT48 兰州理工大学学报 第31卷f ≤f t 2 多目标函数的求解根据建立的数学模型编写程序框图,如图1所示.然后编写主程序,采用工程上常用的罚函数法[6],上机作优化运算,调试程序后可得优化结果.图1 优化运算流程图Fig.1 Flow chart of optimization process实例:在CK6150数控车床上精加工材料为20#钢的细长轴(σb =65kg /mm 2、H B 为185).加工技术要求:工件加工后直径 30h9,表面粗糙度为1.6μm ,加工行程300mm ,加工余量Δ=1m m.刀具材料及参数:选用硬质合金刀片Y T15,γo =6°、Κγ=75°、r ε=1.2mm ;c t =5元/片、c 0=1元/min 、t f =0.8min 、t h =0.65min /次.经过优化得到表1的结果.表1 优化结果比较Tab.1 C omparison of optimization results优化结果速度/(m min -1)进给量/(mm r -1)切削功率/kW 单件生产成本/元单件生产时间/min(w 1=0.7,w 2=0.3)291.80.25 1.954.2 1.21(w 1=0.3,w 2=0.7)289.50.23 1.651.7 1.54查表选择297.00.201.756.01.60 切削用量在优化时,背吃刀量取常值,即a sp =Δ=1,切削速度v 和进给量f 作为变量,在权重系数w 1和w 2取值不同的情况下,得到不同的优化结果,即是侧重于提高生产率还是侧重于降低生产成本,而其结果与查表[8]所得结果相比,则趋于更加合理.3 结论切削用量的优化问题实质上是一复杂的非线性规划问题,以往的研究都是基于非线性规划的理论和方法,以单走刀模型为主进行求解,只能解决一些特殊切削用量优化问题.本文通过对车削过程中切削用量优化问题的描述,建立了通用切削用量优化模型,解决了一般切削用量的优化问题.由于综合考虑了诸多的主要影响因素,为在数控车削时选择最佳切削用量提供了理论依据,避免了经验选择的局限性.该方法可类似地推广到其他类型的金属切削加工中切削用量的优化控制中去.另外,不同优化目标产生的切削用量是不同的.从优化结果中可以看出,高生产率权重对应高的切削速度,但加工成本会有所增加,而追求低成本的目标就会损失一定的生产率.在实际生产过程中,应根据加工阶段要求,合理选择权重系数.参考文献:[1] 徐宏海.数控加工工艺[M ].北京:化学工业出版社,2004.[2] 刘惟信,孟嗣宗.机械最优化设计[M ].北京:清华大学出版社,1986.[3] 米 洁,藤 启.切削用量的优化设计[J ].现代制造工程,2002(3):22-23.[4] 陆剑中,孙家宁.金属切削原理与刀具[M ].北京:机械工业出版社,1993.[5] 王新荣,李延斌,刘凤兰.金属切削用量的优化选择[J ].防爆电机,2003(1):43-45.[6] 赵松年,佟杰新.现代设计方法[M ].北京:机械工业出版社,1999.[7] 华楚生,谢黎明.机械制造技术基础[M ].重庆:重庆大学出版社,2004.[8] 方若愚,周昌泰,赵如福.金属机械加工工艺人员手册[K ].上海:上海科学技术出版社,1965.49 第5期 沈 浩等:数控车削中切削用量的多目标优化 。
曲轴加工高效切削工艺分析杨万利
曲轴加工高效切削工艺分析杨万利发布时间:2021-09-26T03:49:33.847Z 来源:《中国科技人才》2021年第18期作者:杨万利徐睿伍箴辉[导读] 随着科学技术的快速发展,工艺制造技术也得到了很大进步。
上汽通用汽车有限公司武汉分公司湖北省武汉市 430208摘要:随着科学技术的快速发展,工艺制造技术也得到了很大进步。
在当前阶段,人们的日常出行、出差、运输需求较大,因此对于汽车的依赖较高。
为了保证汽车制造的整体质量,需要对各个部件给予关注。
曲轴是发动机的心脏,对于发动机的性能具有重要的影响力。
曲轴加工制造技术是发动机制造技术的重要表现。
因此,本文针对曲轴加工高效切削工艺进行分析探讨。
关键词:曲轴加工;切削;刀具;主轴颈在当前的时代背景下,社会各个领域都迎来了新的发展机遇。
为了促进汽车行业的蓬勃发展,需要积极运用高效、先进的汽车制造技术,促进整体制造水平的提升。
曲轴作为发动机的重要组成部分,对于发动机的整体性能和质量具有决定性的作用。
因此,为了进一步促进曲轴制造工艺的高效,需要结合积极学习和引进曲轴加工高效切削工艺。
提升工作效率和工作质量,保证曲轴加工水平的提升,为汽车制造行业的发展提供有利条件。
一、从工艺角度看提升零部件切削效率的注重事项(一)注重工件种类的不同在进行曲轴加工的过程中,工艺的选择和技术方案的制定需要结合实际情况。
曲轴加工过程中通常会涉及到不同种类的工件,这些工件在加工制造方面的需求和要求都存在一定差别[1]。
如果没有根据工件具体类型制定工艺方案,势必会增加工艺方案中的不合理,降低了工艺方案的合理化和科学化。
运用不适合的工艺进行曲轴切削,不仅难以保证技术水平与加工成果,还会造成资源的浪费,损害了汽车制造过程的经济效益。
(二)重视刀具材料的选择在切削曲轴的过程中,需要选择优质的刀具材料。
如果没有对刀具材料的选择给予足够重视,将会严重影响到整个工作的效率。
因此,为了促进加工效率得到提升,需要重视刀具材料的选择。
探讨数控机械加工效率优化措施
探讨数控机械加工效率优化措施随着科技的不断发展,数控机械加工已经成为现代制造业中不可或缺的一环。
数控机械加工可以大大提高加工效率和精度,为企业节约时间和成本。
要想进一步提高数控机械加工的效率,需要采取一系列的优化措施。
本文将探讨数控机械加工效率优化的相关措施。
一、优化加工程序加工程序的优化是提高数控机械加工效率的关键。
通过优化加工程序,可以减少加工时间和提高加工精度。
应该合理设计加工路径,避免不必要的重复运动和空转。
合理选择刀具,采用合适的进给速度和切削速度,减少加工时间。
可以采用先进的刀具路径优化技术,自动生成最佳刀具路径,提高加工效率。
二、提高设备稳定性数控机械加工设备的稳定性直接影响着加工效率。
设备稳定性包括机床的稳定性和控制系统的稳定性。
应该对机床进行定期的维护和保养,确保设备处于最佳状态。
可以采用先进的控制系统,提高设备的精度和稳定性。
可以采用自动调整系统,实时监测设备状态并进行调整,提高设备的稳定性。
四、实施自动化控制自动化控制是提高数控机械加工效率的重要手段。
通过实施自动化控制,可以实现加工过程的自动化和智能化。
可以采用先进的数控系统,实现加工过程的自动控制和调整。
可以引入机器人和自动化设备,实现加工过程的自动化操作,提高生产效率。
可以实施远程监控和远程操控技术,实现生产过程的远程控制,提高生产效率。
五、加强人才培训人才是企业最宝贵的资源,加强人才培训是提高数控机械加工效率的重要保障。
应该加强对操作人员的培训,提高其加工技能和操作水平。
可以引入先进的数控技术培训课程,提高操作人员对数控技术的掌握和应用能力。
可以引入先进的管理培训课程,提高管理人员对数控机械加工管理的能力。
六、加强质量管理质量管理是提高数控机械加工效率的关键。
通过加强质量管理,可以提高产品质量和加工效率。
应该建立健全的质量管理体系,严格执行产品质量标准,提高产品质量。
可以采用先进的质量检测设备,提高产品质量检测的效率和精度。
曲轴车车拉工艺优化的探讨
车车拉工艺优化参数优化图1 车车拉机床加工舱
1.曲轴
2.卡盘
3.刀盘
4.顶尖
5.中心支架
图2 刀夹贴合面变形
原因分析:五个主轴颈粗车的切削参数均一致,转速925r/min,进给0.4(侧面)/f0.3(直径),所以切削时主切削力一致,但是第三主轴颈左粗车和第五主轴颈右粗车位置的变形量明显比其他位置要大,结合工件及刀具结构,找到两个可能原因:第三主轴颈
图3 曲轴第五主轴颈右侧外形轮廓2.切削路径优化
图4 油封粗车进给径优化
图5 刀夹侧面有干涉痕迹
原因分析:轴颈加工流程为:清根(加工油领)→
图6 加工示意
解决措施:将第三主轴颈清根刀具的进给坐标往下2mm,油领直径调整至φ74mm,增加左侧粗车刀
图7 磨损刀片及问题工件
原因分析:刀盘寿命下降表现为员工提前锁刀,
图8 发信盘加工布置图
解决措施:增加两个加工发信盘的刀位,将发信盘刀片寿命由150降低至112。
具体方案:将左刀盘的油封
性。
数控车削加工切削参数优化
汽车产业不 断壮 大 ,汽车零件 的生产加工企业 间 的竞争也 日益激烈 。图 1 所示零件是小 型汽车用 于转
向部 的后悬臂 轴零 件 , 生产批 量大 ,外 圆表 面硬度
H R C 5 9 ,几何 形状精度要求 高。通过 工艺论证 ,并 进 行工艺试验 ,探 讨 了使 用基 于 C B N刀具 的硬 车削 加 工工艺替代传 统的磨 削加工工艺过程 。
数控 车 削加 工 切 削参 数优 化
范有雄 ,吴元祥 ,陈金 牛
( 1 .武 汉软件 工程 职 业 学院 ,湖北 武汉 4 2 0 0 2 0 5 ; ( 2 . 武汉 东风楚凯汽车零部件有限公 司,湖北武汉 4 3 0 0 1 5 )
摘要 :汽车零件 的大批 量生产 中,零件装配互换性高 ,加 工质 量要 求严 格 ,利润薄 ,在保 证产 品质量 的前 提下 ,提 高 加工效率是提 高企业效 益的有效途径 。采用基于 C B N刀具 的硬车削加 工新 工艺 ,优 化工 艺参 数 ,可降低工序 加工时 间,提 高零 件单班产量 ,降低工 艺成本 ,提高综合经济效益 。 关键词 :数控车削 ;切 削参数 ;优化 ’
q u i r e me n t s i n ma c h i n i n g a n d hi t n p r o i f t .On he t p r e mi s e o f e n s u i r n g t h e ua q l i t y o f p od r u c t s ,i mp r o v i n g ma c h i n i n g e f i c i e n c y i s n a e f e c — t i v e w a y t o i mp ov r e e n t e r p r i s e e ic f i e n c y .Ne w h a r d t u ni r n g t e c h n o l o g y w a s a d o p t e d b a s e d o n t h e C BN t o o l , p oc rቤተ መጻሕፍቲ ባይዱe s s p ra a me t e r s " we r e o p — t i mi z e d ,t he p r o c e s s i n g t i me W s a ed r u c e d nd a p a r t s o f s i n g l e c l a s s p od r u c t i o n w e r e i mp ov r e d . S o he t p r o c e s s i n g c o s t i s ed r u c e d ,a n d he t c o mp r e h e n s i v e e c o n o mi c b e n e i f t i s i mp ov r e d . Ke y wo r d s:NC t u ni r n g;C u t t i n g p a r a me t e r s ;Op t i mi z a t i o n
机车车辆轴切削加工工艺的改进研究
机车车辆轴切削加工工艺的改进研究发布时间:2022-06-26T01:38:06.148Z 来源:《工程建设标准化》2022年第37卷2月第4期作者:王腾[导读] 随着我国经济的快速发展,促进了相关技术的发展王腾中车大连机车车辆有限公司辽宁大连 116021摘要:随着我国经济的快速发展,促进了相关技术的发展,尤其是机车车辆的轴圆弧加工方面,以及轴身加工工艺应当给予一定重视,同时还也关注防尘颈加工的难点问题,运用当前先进的数控技术,通过切削加工工艺的改进,可以很低解决这些难题,从而在一定程度上降低劳动强度,并提高了经济效益。
关键词:机车;车辆;轴切削;加工工艺;改进随着内燃机车的发展,车轴是机车转向架的重要部件之一,在机车运行中发挥了重要作用,由于车轴是重要的走行部分,所以在具体运行中承载了车头全部的重量,而且转速也比较高,可以达160~200km/h,同时精度也很高,基于这些情况该产品会直接地影响车辆行程,还有行驶的路程长短,通常情况下行驶了3~5万km时应当回厂检修,这样才能有效地保证机车行驶安全。
进行轴加工的难点主要是圆弧加工,还有轴身加工和防尘颈的加工。
轴经过了调质以后,进行半精加工要在原来普通车床上,而且加工的速度相对慢,这样的情况是跟不上市场发展的,所要注意生产周期的变化情况,为了提高产品质量和企业效益,应当充分地发挥数控车床优势,将轴放到数控车床上进行加工,利用当前先进的制造技术进行佳通,不仅降低了劳动强度,也提高了产品质量,同时还增加了企业经济效益,很好地满足了市场的实际需求。
1圆弧加工情况分析1.1加工要求介绍在进行具体加工时,应当按照一定的要求进行,选择适合的样板,然后将圆弧和直线连接,使圆滑进行过渡。
1.2存在的问题分析当前在实际加工过程中,还存在一些问题,对于这些问题情况,也要给予重要关注。
由于轴外形相对比较复杂,又属于多台阶的轴,所以在普通的车床上加工,会因为台阶的长度问题,导致控制比较困难,同时还因为精度和效率较低的问题,在具体加工时应当注意这些情况。
发动机曲轴加工工艺优化探讨
发动机曲轴加工工艺优化探讨摘要:曲轴作为发动机的核心部件,其质量会影响到发动机的性能,故曲轴的加工过程一定要严格进行。
曲轴加工工艺流程不合理会降低生产线的工作效率,因此,需根据实际生产情况适当进行曲轴工艺优化,以提升生产线工作效率。
本文主要介绍了优化曲轴工艺流程的原则以及曲轴加工过程中法兰端面、轮毂外圆和法兰轴颈加工工艺的优化方案。
关键词:发动机;曲轴;加工工艺发动机是汽车动力的来源,发动机的性能影响着汽车的整体性能。
曲轴作为发动机的核心部件,它能够将连杆的往复运动转变为自身的圆周运动。
曲轴的工作环境极其恶劣,所以对于曲轴的加工要求较为严格。
曲轴工艺的优化要在不影响曲轴质量的基础上进行。
一、优化工艺流程的原则(一)工艺流程的作用工艺流程是指导零件从毛坯加工到成品的文件,其中规定了零件进行加工时的顺序、操作的方法、选择的设备、所用的技术等一系列情况。
工艺流程在指导曲轴生产的过程中发挥着重要的作用,是生产过程中必不可少的文件。
(二)优化工艺流程的原则优化工艺流程的原则就是在保证产品质量的基础上,通过最少的劳动量以及最低的成本投入加工出符合要求的产品。
优化工艺流程首先要保证质量,其次就是要提高经济效益。
在优化工艺流程时,主要有以下三点要求:第一,技术上具有先进性。
在曲轴加工工艺流程优化的过程中,要对整个行业的工艺技术发展有一个详细的了解,通过实际验证,在现有生产条件的基础上【1】,采用最先进的技术进行曲轴加工。
第二,经济上具有合理性。
一般在进行工艺优化的过程中会设计出几种不同的方案,在进行优化方案选择的时候,要对方案进行全面的审查,在保证质量的基础上,选择经济上最合理的方案。
第三,降低劳动力强度。
在进行工艺优化的时候,要注意保证生产线上的工人有一个安全便捷的劳动环境,利用现有加工设备的自动化控制降低低工人劳动强度,通过引用防错技术等,提升作业安全性。
工艺流程的优化,必须对产品的生产流程、生产条件、成品要求等各方面有一个具体的了解。
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汽车发动机曲轴数控切削用量优化的研究
作者:钱爱萍
来源:《中国新技术新产品》2012年第21期
摘要:切削用量优化是机械零件数控加工工艺过程的基础,合理选择切削用量不仅能够保证零件加工质量,还能提高生产率和降低生产成本。
本论文以汽车发动机曲轴的数控加工为载体,充分利用现代数控加工技术,对发动机曲轴进行数控加工工艺分析,围绕如何进行数控切削参数进行规范化、系列化,探讨如何在数控加工中切削用量进行优化,从而制定合理的加工方案、加工工艺路线、编制数控加工程序、设计切削参数优化系统。
关键词:发动机曲轴;数控加工;切削用量
中图分类号:S219.031 文献标识码:A
1概述
切削加工是金属加工最基本的手段,切削加工的工作量占机械制造工作量的30%-40%,约70%的零部件采用切削加工来进行。
据专家估计,在21世纪切削加工仍将占机械加工量的90%以上,因此,提高切削加工的效率和质量仍是机械制造业的重要研究内容。
加工过程中,合理选择切削用量不仅能够保证加工质量,还能提供生产率和降低生产成本,尽管上世纪就已认识到切削用量优化的重要性,但切削用量的选择大多依赖于经验和手册,这虽然能够保证加工任务的完成,但却不能达到最优。
切削用量优化是零件加工工艺过程优化的基础,如果选择得当,则可充分发挥机床和刀具的性能,若选择不当,则会造成制造资源的浪费。
因此合理选择切削用量对于保证产品加工质量、提高劳动生产率,降低加工成本具有重要意义。
实现数控加工的关键在编程,但仅仅靠编写加工程序还不行,数控加工还包括编程前要做的工艺设计及编程后的处理工作。
处理正确与否,直接关系到数控机床的使用效率、零件的加工质量、刀具数量和经济性等问题。
同时通过针对企业实际问题,以汽车发动机曲轴加工为例,优化切削用量参数,提高了数控加工效率,从而提高数控加工工艺决策和切削参数决策的准确性、合理性和智能化水平。
使用切削数据库软件已经成为了生产实践中选择和优化切削用量的重要方法。
金属切削数据库能通过计算机快速准确地为机加工提供最佳切削参数。
现在机械行业普遍CAM/CAPP软件,如UG、MasterCam等,切削数据库的内容应包括切削用量推荐值,根据加工条件,在不同的切削深度、进给量组合下,推荐不同寿命刀具下的切削速度,并计算功率消耗。
我国建立的切削数据库是从20世纪80年代开始的。
成都工具研究所在1987年建成了我国第一个试验性车削数据库TRN10,又于1988年从当时的联邦德国引进了INFOS车削数据库软件(在国内运行后,被称为ATRN90),并加以改进,向国内推出其修订版的ATRN90E。
随后又继续开发并推出了车削数据库软件CTRN90V1.0。
2曲轴数控加工工艺分析
曲轴属于偏心回转类零件,在制造业中属于难加工复杂零件,它是发动机中最重要的零件之一,运动特点是将直线运动转变成旋转运动,或将旋转运动变成直线运动的零件。
其主要的型面包括主轴颈和连杆轴颈,传统加工是在车床上完成,采用车铣复合自动编程,可以获得精度较高的数控程序,完成在车铣加工中心上加工曲轴的连杆处,如图1所示。
而正是通过一次装夹加工成型,可以大大拓宽加工工艺范围,提高加工质量特别是位置精度和加工效率。
3曲轴的主要技术要求
主轴颈、连杆轴颈本身的精度,即直径尺寸公差等级通常为IT6—IT7级;主轴颈
的宽度宽度极限偏差为+0.05~0.15mm;曲轴的轴向尺寸极限偏差为±0.15~0.05 mm。
4曲轴的材料与毛坯
曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力,容易产生扭振、折断及轴颈磨损,因此要求材料必须有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性。
一般曲轴为35、40、45钢或球墨铸铁等材料。
曲轴的毛坯根据批量大小、尺寸、结构等来决定,批量较大的小型曲轴,采用模锻;单件小批的中大型曲轴,采用自由锻造等。
5曲轴的机械加工工艺分析
曲轴刚性较差,应按先粗后精的原则安排加工顺序,逐步提高加工精度。
对于主轴颈与连杆轴颈的加工顺序是:先加工主轴颈,然后在加工连杆轴颈及其它各处的外圆,可以避免一开始就降低工件刚度,减少受力变形,有利于提高曲轴的加工精度。
6曲轴数控加工工艺参数优化分析
数控加工技术是以数控机床技术、计算机集成制造技术、机械加工技术为基础,从而实现产品自动化生产加工的现代化制造技术,国家标准(GB8129-87)给数控技术的定义为“用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法”,简称数控(NC,Numerical Control)。
数控加工技术包括了产品造型设计、工艺过程设计、计算机辅助制造、虚拟加工、数控机床实际加工等。
确定加工工艺参数是工艺制定中重要的内容,采用自动编程时更是程序成功与否的关键。
合理地选择加工工艺参数,不但可以提高切削效率,还可以提高零件的加工质量,降低成本。
对于不同的加工方法、设备、工件、刀具、精度及表面质量要求,需要选择不同的工艺参数,并编入程序单内。
近年来切削用量优化已经成为研究的热点问题,针对各种工艺方法(如车、
铣、钻、刨、磨等)、各种工件材料(如45钢、铸铁等)、不同目标函数(如最大生产率、最低生产成本、最小工件表面粗糙度等)的各种条件下的切削用量优化问题进行了深入的研究。
切削用量在选用的时候,要考虑与切削生产率的关系,要提高生产率,应尽量增大切削用量。
在实际加工时,切削用量在选用时受到切削力、切削功率、刀具耐用度和加工表面质量等因素的影响。
因此,所确定的切削用量应该是能达到零件的加工精度和表面粗糙度的要求,并且在工艺系统和刚性允许条件下充分利用功率和发挥刀具切削性能的最大切削用量。
从工业发展进程来看,智能化趋势是机械工业发展的重要方向。
零部件的智能化
CAD/CAM系统软件已经在国内得到应用,该软件大大的提高了生产率,减轻了操作工人的负担,大大提高产品精度和降低成本,并使零部件向着规范化、标准化、系列化方向发展。
目标函数是建立模型要获取最值的目标,目标函数的选取多样,可以是追求经济指标,也可追求质量指标或其他指标。
经济指标主要包括最低生产成本、最高加工效率、最大利润、最大刀具寿命、最大刀具寿命、最大材料去除率等但目标函数,以及综合考虑其中几种目标的多目标函数。
制造优化中最常用的三个标准是:最大生产率或最短生产时间标准;最低生产成本标准;最大利润率标准。
制造优化中最常用的三个标准是:最大生产率或最短生产时间标准;最低生产成本标准;最大利润率标准。
通过分析考虑切削加工的实际情况,切削用量的影响因素及一些相应的约束条件,按照切削参数(切削速度、进给量和切削深度)和切削性能(表面粗糙度、切削力及刀具寿命等)之间关系的一般数学模型,建立了本系统的优化目标数学模型。
考虑加工简化问题等实际情况,最终确定以最大生产率和最低加工成本为优化目标。
最大生产率目标函数为:
另外,切削加工过程中约束条件的影响因素很多,还有一些约束条件不能用解析式来表达,因此机床操作者根据现场的实际情况,人为调整与约束条件相关的变量取值范围,然后在进行优化,以达到较好的优化效果。
根据建立的数学模型编写,上机优化运算,可得优化结果,
切削速度=110m/min 被吃刀量=0.3mm 进给量=0.1mm/r
切削用量的优化问题实质是一个比较复杂的问题,随着现代加工业自动化程度的提高,合理切削用量的确定已成为一个日益迫切的要求。
如果整个数控代码中的切削用量都设定一个固定值,该值只能是与该次加工中切深、切宽最大的走刀相对应的切削用量;而在切深、切宽较小的走刀过程中,仍然使用这个固定的切削用量就浪费时间,如果CAM软件中能够比较方便的分别设置每次走刀时的切削用量,就可以大大提高加工效率。
参考文献
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