柴油機氣缸磨缸機設計【說明書+CAD】
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畢業(yè)設計開題報告
設 計 題 目: 柴油機磨缸機
院 系 名 稱: 機電工程學院
專 業(yè) 班 級: 機械08-13班
學 生 姓 名: 寇天廣
導 師 姓 名: 李洪智
開 題 時 間: 2012.3.19
指導委員會審查意見：
簽字： 年 月 日
一課題研究目的和意義
1目的
設計一臺維修柴油機專用的氣缸珩磨機，使柴油機的氣缸修理更接近于制造廠，進一步提高修理質量延長柴油機的使用壽命。
2意義
柴油機氣缸的修理質量，直接影響其使用壽命。氣缸內表面的珩磨處理，可以降低表面粗糙度，形成網狀條紋，有利于存儲潤滑油，從而延長使用壽命的重要方法，有廣泛的使用價值。
二文獻綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）
2.1柴油機磨缸機主要技術---珩磨發(fā)展史
二十年代初期，隨著內燃發(fā)動機制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，工人階級創(chuàng)造了一種用磨條磨削發(fā)動機氣缸內表面的方法，這種方法就叫做珩磨。最初，珩磨工藝只是在汽車、船舶和航空發(fā)動機制造業(yè)中應用。由于珩磨出來的零件表面質量好，光潔度高，生產效率高，而且經濟，所以很快就被人們推廣應用到機械制造業(yè)的各個部門中去，成為比較先進的表面光整加工方法之一。五十年代末期，人工合成金剛石的產量迅速增加，珩磨用的磨條，也采用了人工合成金剛石粉末來制造，所以，珩磨又稱為金剛珩磨。至此人們把絎磨工藝又推向了一個新的階段，它將進一步得到更廣泛的發(fā)展和應用。
目前使用的柴油機內缸磨床
2.2珩磨技術
缸孔平臺珩磨技術作為內燃機缸孔或缸套精加工的一種工藝，初期主要用于高壓縮比的柴油機，近幾年有了進一步的發(fā)展，在汽油機上也得到了廣泛的應用。平臺珩磨技術可在缸孔或缸套表面形成一種特殊的結構，這種結構由具有儲油功能的深槽及深槽之間的微小支承平臺表面組成。這種表面結構具有以下優(yōu)點：
良好的表面耐磨性；良好的油膜儲存性；降低機油消耗；減少磨合時間（幾乎可省掉）。
2.2.1缸孔平臺珩磨的工藝過程
為形成平臺珩磨表面，在大批量生產時一般需要進行粗珩、精珩、平臺珩磨三次珩磨，其作用分別是：
（1）粗珩：預珩階段，主要是要形成幾何形狀正確的圓柱形孔和適合后續(xù)加工的基本表面粗糙度。
（2）精珩：基礎平臺珩磨階段，形成均勻的交叉網紋。
（3）平臺珩：平臺珩磨階段，形成平臺斷面。
要想獲得理想的表面平臺網紋結構，對精珩和平臺珩的同軸度要求很高，因此將兩個階段合并成一次加工更為合理，通過設計成有雙進給裝置和裝有精珩、平臺珩兩種珩磨條的珩磨頭，能夠實現(xiàn)一次裝夾即可完成精珩和平臺珩，消除了重復定位誤差的影響，可以減輕前加工的壓力和對機床過高精度的要求。
加工后內缸網狀
2.2.2平臺珩磨工藝中的關鍵問題
兩次珩磨還是三次珩磨
過去一般認為兩次珩磨和三次珩磨均可實現(xiàn)平臺網紋的表面結構。隨著工藝水平的提高，現(xiàn)在一般認為只有采用三次珩磨，且精珩磨與平臺珩磨在同一工位上一次定位完成，才能獲得精確的平臺網紋表面結構。
?三次珩磨過程中，粗珩磨去除的余量為0.3-0.5mm，精珩磨去除的余量為0.2-0.3mm，平臺珩磨去除的余量為0.03-0.05mm。粗珩磨時主要去除余量，消除精鏜加工的刀痕，為珩磨網紋創(chuàng)造條件；精珩磨形成網紋深溝；平臺珩磨珩出平臺。
2.3珩磨工藝及其應用
珩磨工藝是磨削加工的一種特殊形式，又是精加工中的一種高效加工方法。這種工藝是一種提高零件尺寸精度、幾何形狀精度和表面粗糙度的有效加工方法，在汽車零部件的制造中應用很廣泛。
2.3.1珩磨加工原理
珩磨是利用安裝于珩磨頭圓周上的一條或多條油石,由漲開機構（有旋轉式和推進式兩種）將油石沿徑向漲開, 使其壓向工件孔壁,以便產生一定的面接觸。同時使珩磨頭旋轉和往復運動,零件不動;或珩磨頭只作旋轉運動,工件往復運動,從而實現(xiàn)珩磨。
在大多數情況下,珩磨頭與機床主軸之間或珩磨頭與工件夾具之間是浮動的。這樣,加工時珩磨頭以工件孔壁作導向。因而加工精度受機床本身精度的影響較小,孔表面的形成基本上具有創(chuàng)制過程的特點。所謂創(chuàng)制過程是油石和孔壁相互對研、互相修整而形成孔壁和油石表面。其原理類似兩塊平面運動的平板相互對研而形成平面的原理。
珩磨時由于珩磨頭旋轉并往復運動或珩磨頭旋轉工件往復運動,使加工面形成交叉螺旋線切削軌跡,而且在每一往復行程時間內珩磨頭的轉數不是整數, 因而兩次行程間,珩磨頭相對工件在周向錯開一定角度,這樣的運動使珩磨頭上的每一個磨粒在孔壁上的運動軌跡亦不會重復。此外,珩磨頭每轉一轉,油石與前一轉的切削軌跡在軸向上有一段重疊長度,使前后磨削軌跡的銜接更平滑均勻。這樣,在整個珩磨過程中,孔壁和油石面的每一點相互干涉的機會差不多相等。因此,隨著珩磨的進行孔表面和油石表面不斷產生干涉點,不斷將這些干涉點磨去并產生新的更多的干涉點,又不斷磨去,使孔和油石表面接觸面積不斷增加,相互干涉的程度和切削作用不斷減弱,孔和油石的圓度和圓柱度也不斷提高,最后完成孔表面的創(chuàng)制過程。為了得到更好的圓柱度,在可能的情況下,珩磨中經常使零件掉頭,或改變珩磨頭與工件軸向的相互位置。
2.3.2珩磨的切削過程
1)定壓進給珩磨
定壓進給中進給機構以恒定的壓力壓向孔壁,共分三個階段。
第一個階段是脫落切削階段,這種定壓珩磨,開始時由于孔壁粗糙,油石與孔壁接觸面積很小,接觸壓力大,孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石表面因接觸壓力大,加上切屑對油石粘結劑的磨耗,使磨粒與粘結劑的結合強度下降,因而有的磨粒在切削壓力的作用下自行脫落,油石面即露出新磨粒,此即油石自銳。
第二階段是破碎切削階段,隨著珩磨的進行,孔表面越來越光,與油石接觸面積越來越大,單位面積的接觸壓力下降,切削效率降低。同時切下的切屑小而細,這些切屑對粘結劑的磨耗也很小。因此,油石磨粒脫落很少,此時磨削不是靠新磨粒,而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端負荷很大,磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃。
第三階段為堵塞切削階段,繼續(xù)珩磨時油石和孔表面的接觸面積越來越大,極細的切屑堆積于油石與孔壁之間不易排除,造成油石堵塞, 變得很光滑。因此油石切削能力極低, 相當于拋光。若繼續(xù)珩磨,油石堵塞嚴重而產生粘結性堵塞時,油石完全失去切削能力并嚴重發(fā)熱,孔的精度和表面粗糙度均會受到影響。此時應盡快結束珩磨。
2)定量進給珩磨
定量進給珩磨時,進給機構以恒定的速度擴張進給,使磨粒強制性地切入工件。因此珩磨過程只存在脫落切削和破碎切削,不可能產生堵塞切削現(xiàn)象。因為當油石產生堵塞切削力下降時,進給量大于實際磨削量,此時珩磨壓力增高,從而使磨粒脫落、破碎,切削作用增強。用此種方法珩磨時,為了提高孔精度和表面粗糙度,最后可用不進給珩磨一定時間。
3)定壓--定量進給珩磨
開始時以定壓進給珩磨,當油石進入堵塞切削階段時,轉換為定量進給珩磨,以提高效率。最后可用不進給珩磨,提高孔的精度和表面粗糙度。
2.3.3珩磨加工特點
1）加工精度高
特別是一些中小型的通孔，其圓柱度可達 0.001mm 以內。一些壁厚不均勻的零件,如連桿,其圓度能達到0.002mm。對于大孔(孔徑在200mm以上),圓度也可達 0.005mm,如果沒有環(huán)槽或徑向孔等,直線度達到0.01mm/1m以內也是有可能的。珩磨比磨削加工精度高,因為磨削時支撐砂輪的軸承位于被珩孔之外,會產生偏差,特別是小孔加工,磨削精度更差。珩磨一般只能提高被加工件的形狀精度,要想提高零件的位置精度,需要采取一些必要的措施。如用面板改善零件端面與軸線的垂直度(面板安裝在沖程托架上,調整使它與旋轉主軸垂直,零件靠在面板上加工即可)。
2)表面質量好
缸孔圓柱度打到0.005，直徑尺寸打到-0.005—+0.005。表面為交叉網紋，有利于潤滑油的存儲及油膜的保持。有較高的表面支承率（孔與軸的實際接觸面積與兩者之間配合面積之比），因而能承受較大載荷，耐磨損，從而提高了產品的使用壽命。珩磨速度低（是磨削速度的幾十分之一），且油石與孔是面接觸，因此每一個磨粒的平均磨削壓力小，這樣珩磨時，工件的發(fā)熱量很小，工件表面幾乎無熱損傷和變質層，變形小，珩磨加工面幾乎無嵌砂和擠壓硬質層。
3）切削余量少
為達到圖紙所要求的精度，采用珩磨加工是所有加工方法中去除余量最少的一種加工方法。在珩磨加工中，珩磨工具是以工件作為導向來切除工件多余的余量而達到工件所需的精度。珩磨時，珩磨工具先珩工件中需去余量最大的地方，然后逐漸珩至需去除余量最少的地方。
2.3.4珩磨表面粗糙度達不到工藝要求的原因
一是珩磨油石，珩磨用量選擇不當；珩磨前工序孔的表面質量差；珩磨過程中沒有得到充分冷卻，是孔徑超差、珩磨表面粗糙度達不到工藝要求的主要原因。二是珩磨頭的結構形式、連接方式是否合理；加工用的工裝夾具使用是否得當；珩磨前工序孔的形狀精度是否達到工藝要求，是影響圓度誤差超差、孔的直線度誤差超差的重要原因。
三設計內容、擬解決的主要問題
3.1設計內容
（1）柴油機磨缸機整機設計；
（2）柴油機磨缸機主要受力零部件的尺寸設計和強度校核；
（3）傳動機構設計和電機等選擇。
3.2擬解決的主要問題
（1）設計方案的確定；
（2）電機的選型；
（3）減速器的選擇。
四技術路線
柴油機磨缸機的組成及工作原理——方案對比及論證——柴油機磨缸機的加工范圍——柴油機磨缸機整體設計——柴油機磨缸機主要部件的受力計算——潤滑和密封。
五進度安排
2011.2.28-2011.3.19 收集資料，查閱文獻，撰寫開題報告，翻譯英文文獻；
2011.3.20-2011.4.9 總體方案確定；
2011.4.10-2011.4.23 傳動系統(tǒng)設計；
2011.4.24-2011.5.7 裝備圖的繪制；
2011.5.8-2011.6.4 零件圖繪制；
2011.6.5-2011.6.17 撰寫設計說明書，整理材料，準備答辯。
六主要參考文獻
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