曲轴加工车—车拉实验装置可重构设计及应用研究

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曲轴是汽车发动机关键零部件之一,因此其制造环节要求非常严格。本文针对汽车曲轴加工中重要的一道工艺——金属切削工艺进行研究。选择了曲轴金属切削加工工艺中的车-车拉(梳)为研究对象。  首先对整个车-车拉(梳)的工艺进行分析,确定了加工过程中所需要达到的工艺要求,工艺流程以及车-车拉(梳)加工所使用刀具和切削参数。在确定了以上因素的条件下,利用可重构原理,开发了一个车-车拉用转台,并将其改造进一台普通数控车床中。该车床可以在普通车削功能、车-车拉功能、车-车梳功能以及后续的高速外铣功能之间快速的转化,实现了可重构机床基本功能。该可重构机床与可重构刀盘形成了可重构制造系统。  然后针对不同的实验刀夹,本文利用可重构原理,建立了刀夹信息库,并设计了配套的实验刀盘。之后对实验刀盘进行有限元建模和切削加工静力分析。分析了切削加工过程中该实验刀盘所受到的应力应变和总变形。结果显示,在刀夹和刀盘连接处的应力较大,应该对刀盘连接处进行局部硬化处理。对总变形量的分析显示我们设计的刀盘完全符合要求,可以达到曲轴加工的标准误差。  通过利用可重构原理对刀夹组合的分析,有限元方法对刀盘的分析,以及车-车拉实验转台的可重构设计,可实现曲轴车-车拉实验装置的建立。其研究结果对后续的车-车拉(梳)模拟切削实验提供了有效的指导和误差分析的重要参考依据。
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