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气缸体与气缸套组合加工工艺研究

作　者: 冯立华
导　师: 刘金山；刘明
学　校: 吉林大学
专　业: 动力工程
关键词: 气缸体气缸套组合加工工艺缸套下沉二次压套
分类号: TK406
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

气缸体是发动机的重要零部件之一,也是发动机中最典型的薄壁箱体类零件。气缸体缸孔是发动机完成混合气体压缩、燃烧、膨胀做功的能量转换室,其在工作中承受着各种内外载荷和温度的剧变。对于铸铝缸体压装铸铁缸套后的组合加工质量将直接影响缸体的使用寿命、发动机的性能和可靠性。2007年,东安动力的DA2.5型气缸体(铸铝缸体,镶离心铸造的铸铁缸套)装机后外场出现的发动机过热故障,严重影响了DA2.5发动机的质量和市场信誉。本文针对发动机过热故障产生原因进行了全面分析,并择其重点加以解决。从外场故障信息来看,发动机过热故障现象是发动机水温高,引起缸垫烧毁、缸内进水、缸盖烧毁等现象。经分析确定气缸体缸套下沉是发动机过热的主要影响因素。为解决缸套下沉问题,本文结合生产实际对铸铝缸体镶铸铁缸套的气缸体与气缸套组合加工工艺理论和实践进行了研究。对造成气缸套下沉现象的可能因素进行了全面分析,确定了主要因素并加以研究解决。首先分析了压装缸套后缸套与缸体间的台阶结合面缝隙检查方式与可靠性,缸套的压装质量及压装缸套后进行的其他工序对缸套压装质量的影响。重点对气缸体与气缸套组合后的加工工艺进行了分析及优化,采取了二次压套工艺。为确定最佳的压套压力,我们选择了4种不同压力组合进行了压套试验,摸索镗缸孔前后缸套顶面上涨量、未压下量,缸套台阶处缝隙情况及销孔、曲轴孔压装变形情况。利用靶形图、分布图等方式进行大量的试验数据对比分析工作,选择确定了最佳的压套压力组合为“6bar(一次压套)—3.5吨(二次压套)”。并按确定的压套压力进行了批量生产试验。本文对二次压套实施初期出现的缸套裂纹问题的分析、和解决过程进行了介绍。我们对裂纹缸套进行理化分析,并通过加大压力进行破坏性重复压套试验,最终得出结论是缸套裂纹的起因并非铸造缺陷或二次压套所致,而是由外力磕碰引起的。为摸索缸套配送流程中的磕碰伤隐患,本文对缸套配送流程进行了分析、优化,彻底解决了缸套裂纹问题。为了进一步加强二次压套的工艺改进效果,文中对产生缸套下沉现象的产品结构因素进行了分析,从产品设计角度研究通过优化缸体与缸套配合间隙及缸套结构,提高缸套刚性的可行性。对原有缸套的结构进行了改进,增大缸套与缸体结合面的接触面积,增加缸套的壁厚,加大支撑强度,减小变形量,使缸体与缸套配合的可靠性得到进一步提升。本文对采用二次压套工艺后的工艺路线调整及相关设备引进情况进行了说明。并对全部措施到位后的加工试验及装机路试情况进行了简要介绍通过优化气缸体与气缸套组合加工工艺,改进气缸套的设计结构,使DA2.5型缸体的缸套压装可靠性大大提高。截止目前,采用优化后工艺生产的缸体装机后,外场未再出现缸套下沉引起的发动机过热故障现象。本文的气缸体与气缸套组合加工工艺研究成果,对提高东安动力铸铝缸体压装铸铁缸套结构形式发动机的缸体质量、生产效率,具有重要意义。使DA2.5型发动机的质量信誉度大幅提高,对该系列机型的生产及销售具有直接促进作用。

全文目录

中文摘要  5-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-15
  1.1 课题的目的和意义  12
  1.2 国内外发展状况  12-13
  1.3 我公司气缸体与缸套组合加工工艺状况  13-14
  1.4 本文的主要工作内容  14-15
第2章缸套下沉原因分析  15-19
  2.1 DA2.5 型缸体的结构特点  15-16
  2.2 缸套下沉的影响因素分析  16-19
    2.2.1 缸体成品顶面平面度的影响  16
    2.2.2 缸套压装可靠性的影响  16-17
    2.2.3 压装缸套后加工工序对压装可靠性的影响  17-19
第3章缸体压套后的组合加工工艺分析与改进  19-51
  3.1 压套质量检查方法的可靠性分析  19-20
  3.2 缸套的压装质量分析  20
  3.3 试验摸索压装缸套后的工序对缸套的压装质量影响  20-27
    3.3.1 缸套压装过盈量测量  20-23
    3.3.2 粗镗后缸套顶面高度变化情况  23-24
    3.3.3 精镗后缸套上涨及下沉情况  24-25
    3.3.4 镗缸孔工序缸套高度总的变化量  25-26
    3.3.5 试验小结  26-27
  3.4 优化缸体及缸套组合后的加工工艺  27-50
    3.4.1 镗孔加工工艺分析  27-30
    3.4.2 临时工艺改进方案  30-44
    3.4.3 解决缸套裂纹问题  44-48
    3.4.4 正式工艺改进方案  48-50
  3.5 装机试验  50-51
第4章气缸套结构分析与改进  51-55
  4.1 DA2.5型气缸体与DA2型气缸体结构对比分析  51-52
    4.1.1 DA2.5 与 DA2 型缸体气缸套支撑结构名义值对比  51
    4.1.2 DA2.5 型气缸套与 DA2 型气缸套变形量对比  51-52
  4.2 气缸套的改进  52-55
    4.2.1 改进缸套的方案  52-54
    4.2.2 DA2.5 型发动机缸套结构改进情况  54-55
第5章全部改进措施到位后的产品质量状况  55-59
  5.1 缸套底孔直径、缸套外径、压装过盈量  55
  5.2 缸套顶面高度变化情况  55-56
  5.3 曲轴孔及两端面销孔位置度  56-57
  5.4 曲轴孔直径及椭圆度  57
  5.5 装机试车试验  57-59
结论  59-60
参考文献  60-63
附录一：曲轴孔、销孔坐标靶形图  63-66
附录二：图表索引  66-68
作者简介  68-69
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  69-71
致谢  71

气缸体与气缸套组合加工工艺研究

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