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1、專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文中速柴油機(jī)鍛鋼曲軸連桿頸加工關(guān)鍵工藝研究ResearchontheKeyManufacturingProcessofMedium-SpeedDieselEngine’sForgedSteelCrankshaftConnectingRodJournal作者姓名：叢明工程領(lǐng)域：機(jī)械工程學(xué)號(hào)：41304015指導(dǎo)教師：楊睿教授劉丹教授級(jí)高工完成日期：2017年12月大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology摘要近年來(lái)，中速柴油機(jī)在機(jī)車(chē)、船舶、發(fā)電機(jī)組等領(lǐng)域得到了廣泛運(yùn)用，柴油機(jī)的功率、
2、能耗、穩(wěn)定性等性能水平得到了明顯的提升。曲軸作為柴油機(jī)的五大部件之一，是承受載荷傳遞動(dòng)力的重要部件，其品質(zhì)直接影響柴油機(jī)整體的性能水平及可靠性。因?yàn)榍S的連桿頸處于偏心曲拐部位，所以連桿頸在曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)承受著復(fù)雜的循環(huán)力矩和交變沖擊載荷作用，特別容易造成軸頸表面的破損失效，需要對(duì)連桿頸表面強(qiáng)化處理工藝進(jìn)行研究，提高其機(jī)械性能及耐磨性。目前曲軸連桿頸現(xiàn)階段主要是利用傳統(tǒng)飛刀盤(pán)機(jī)床進(jìn)行加工，該機(jī)床利用回轉(zhuǎn)刀盤(pán)繞連桿頸做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)軸頸進(jìn)行車(chē)削加工，但是因其切削線速度較低，且輔助時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致加工效率低下。因此需要針對(duì)連桿頸的偏心結(jié)
3、構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的工藝設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)，使得曲軸連桿頸的軸線與普通車(chē)床的回轉(zhuǎn)軸線相重合，實(shí)現(xiàn)普通車(chē)床切削偏心連桿頸的要求，以提高連桿頸的生產(chǎn)效率及加工品質(zhì)。本文通過(guò)曲軸工藝分析、工藝試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析的方法在制造工藝流程設(shè)計(jì)、連桿頸表面強(qiáng)化方案選擇和連桿頸偏心夾具設(shè)計(jì)三個(gè)方面進(jìn)行了具體的研究工作。通過(guò)對(duì)鍛鋼曲軸在材料、結(jié)構(gòu)、精度等方面進(jìn)行工藝分析，并結(jié)合多年鑄鐵曲軸的制造經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行制造工藝流程設(shè)計(jì)及連桿頸偏心夾具設(shè)計(jì)。利用工藝試驗(yàn)的方法對(duì)中頻感應(yīng)淬火和滲氮處理兩種技術(shù)方案在耐磨性、變形量控制等方面進(jìn)行對(duì)比分析，找出最優(yōu)的軸頸表面強(qiáng)化方案
4、，并通過(guò)“雙拐”性能解剖試驗(yàn)，進(jìn)一步確認(rèn)240H型鍛鋼曲軸在機(jī)械性能及微觀金相組織上對(duì)TB/T2385-93《內(nèi)燃機(jī)車(chē)用柴油機(jī)鍛鋼曲軸技術(shù)條件》的符合性。通過(guò)上述的技術(shù)研究工作，確立了一套合理的240H型鍛鋼曲軸制造工藝方案。在工藝流程設(shè)計(jì)和偏心夾具設(shè)計(jì)方面，通過(guò)工藝流程的調(diào)整及連桿頸偏心夾具的應(yīng)用達(dá)到了分散曲軸車(chē)削工序的目的，相比于傳統(tǒng)加工方式，將生產(chǎn)效率提高了25%，并將連桿頸粗加工的粗糙度等級(jí)由Ra3.2μm提高到Ra1.6μm，保證了加工品質(zhì)。在連桿頸強(qiáng)化方案選擇方面，通過(guò)對(duì)工藝試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)對(duì)于50CrM
5、o4+Ni+V材質(zhì)的240H型鍛鋼曲軸中頻感應(yīng)淬火方案比滲氮處理方案耐磨性高出約15%，并且中頻感應(yīng)淬火方案在變形量控制方面優(yōu)于滲氮處理，所以認(rèn)定中頻感應(yīng)淬火方案是240H型鍛鋼曲軸的連桿頸表面強(qiáng)化的最優(yōu)方案。本文是在提煉多年曲軸制造經(jīng)驗(yàn)和故障數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)制造工藝難點(diǎn)和多發(fā)運(yùn)行故障，確立的研究方向，并通過(guò)工藝分析、工藝試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析的方法，得出一套切實(shí)可行的鍛鋼曲軸制造工藝方案，應(yīng)用于工程實(shí)踐中，提升對(duì)中速柴油機(jī)鍛鋼曲軸的制造能力。關(guān)鍵詞：中速柴油機(jī)；曲軸；工藝流程；表面強(qiáng)化；夾具設(shè)計(jì)-I-Researchonth
6、eKeyManufacturingProcessofMedium-SpeedDieselEngine’sForgedSteelCrankshaftConnectingRodJournalAbstractInrecentyears,themedium-speeddieselenginehasbeenwidelyusedinlocomotives,marinesandgeneratorunits.Thedieselenginepower,energyconsumption,stabilityandotherperformance
7、levelshavebeensignificantlyimproved.Crankshaftasoneofthefivekeypartsofthedieselengineisanimportantcomponentforsustainingloadsandtransferringpower,anditsqualitydirectlyaffectstheoverallperformanceandthereliabilityofthedieselengine.Astheconnectingrodjournalisinthepos
8、itionofeccentriccrank,ithasbeensubjectedtocomplexcycletorqueandalternatingloadduringtheoperation,whichmakestheconnectingrodjournalespeciallyprone
