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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

作　者: 朱明宇
导　师: 陈铭
学　校: 上海交通大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 缸体再制造工艺设备规范
分类号: U464
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
第一章绪论  13-22
  1.1 课题来源  13
  1.2 课题背景  13-19
    1.2.1 再制造的意义与必要性  13-14
    1.2.2 发动机再制造产业面临难得的发展机遇  14-15
    1.2.3 再制造是废旧汽车发动机回收利用的最佳形式  15-17
    1.2.4 国内外发动机再制造现状  17-19
    1.2.5 缸体在发动机再制造中的重要性  19
  1.3 本课题的研究意义  19
  1.4 主要研究内容  19-20
  1.5 本文创新点  20-22
第二章缸体再制造坯料清洁技术研究  22-33
  2.1 缸体再制造坯料清洁设备  22-26
    2.1.1 高温分解式燃油热清洁系统  22-25
    2.1.2 高压水射流清洁装置  25-26
  2.2 缸体再制造坯料表面清洁试验研究  26-27
    2.2.1 试验设备与方案  26
    2.2.2 试验结果讨论  26-27
  2.3 缸体油道清洁工艺与设备研究  27-31
    2.3.1 缸体油道清洁工艺  27-29
    2.3.2 缸体油道自动清洁设备开发与应用  29-31
  2.4 本章小结  31-33
第三章缸体精度恢复设备研究  33-47
  3.1 缸体主轴承孔精度恢复的技术难点  33-34
  3.2 主轴承孔卧式珩磨机床的设计  34-38
    3.2.1 专用珩磨芯轴的设计  34-36
    3.2.2 主轴承孔卧式珩磨机床结构设计  36-37
    3.2.3 主轴承孔卧式珩磨机床直线珩磨原理  37-38
  3.3 主轴承孔卧式珩磨机床的应用  38-40
  3.4 缸孔精度恢复的技术难点  40-41
  3.5 缸孔机械式自动进给立式珩磨机床的设计  41-44
    3.5.1 立式珩磨机床整体结构设计  41-42
    3.5.2 动力系统结构设计  42-43
    3.5.3 机械式自动进给系统设计  43-44
  3.6 缸孔机械式自动进给立式珩磨机床的应用  44-46
  3.7 本章小结  46-47
第四章缸孔表面质量恢复工艺研究  47-73
  4.1 平台珩磨的原理和特点  47-49
    4.1.1 平台珩磨的原理  47-48
    4.1.2 平台珩磨的特点  48-49
  4.2 平台珩磨网纹的评定方法  49-54
    4.2.1 传统珩磨网纹轮廓评定参数  49-50
    4.2.2 基于轮廓支承长度率曲线的评定方法  50-53
    4.2.3 平台珩磨网纹的评定标准  53-54
  4.3 平台珩磨工艺技术难点  54-55
  4.4 平台珩磨工艺试验  55-60
    4.4.1 试验目的  55
    4.4.2 试验设备与要求  55-56
    4.4.3 试验参数选择  56-57
    4.4.4 平台珩磨均匀试验  57-60
  4.5 平台珩磨工艺优化  60-72
    4.5.1 平台网纹质量评价数学模型  60-69
    4.5.2 平台珩磨工艺优化目标函数  69-70
    4.5.3 试验验证  70-72
  4.6 本章小结  72-73
第五章缸体再制造工艺流程与规范  73-95
  5.1 废旧缸体的拆解工艺  73-75
  5.2 缸体的再制造性检测与加工工艺  75-93
    5.2.1 缸体裂纹检测与再制造加工  76-84
    5.2.2 缸体平面度检测与再制造加工  84-86
    5.2.3 缸体主轴承孔圆度、圆柱度和同轴度检测与再制造加工  86-89
    5.2.4 缸孔圆度和圆柱度检测与再制造加工  89-93
  5.3 缸体再制造工艺流程和工艺规范  93-94
  5.4 本章小结  94-95
第六章结论与展望  95-98
  6.1 全文总结  95
  6.2 主要研究结论  95-96
  6.3 创新点  96-97
  6.4 展望  97-98
参考文献  98-101
附录：缸体再制造工艺规范（初稿）  101-105
致谢  105-106
攻读硕士学位期间发表和录用的论文  106-107
攻读硕士学位期间申请的国家专利  107

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