曲轴连杆颈复合内圆角加工表面质量研究

作     者：葛成荣 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈明;褚守云

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：曲轴 C50E29合金钢 高速高效加工 车铣复合加工中心 轮廓铣刀 滚压加工 

摘      要：应铁道部制定的铁路装备现代化的战略规划要求,戚机公司引进了美国通用电气公司的HXN5型大功率交流传动内燃机车技术,并通过消化吸收国外先进技术,完成整车国产化项目。到目前为止,共完成了约600台机车的供货任务,最终国产化率将达到85%以上。但柴油机的主要零件——曲轴的国产化问题却一直困扰着我们,也影响着HXN5型机车的国产化任务。曲轴是柴油机的最重要的零件之一,它在工作中承受复杂的交变载荷。它的刚度、疲劳强度以及加工精度是保证全机工作可靠的耐用的重要因素。其材料是GE公司的内部标准C50E29型高性能合金钢,该种材料尚未在国内使用过,故无法了解其切削加工性能。其材料的特点是粘性大、硬度高,难以加工,特别是在曲轴连杆颈复合内圆角的加工时,其表面粗糙度要求难以达到,且易出现接刀痕,产生应力集中,因复合内圆角处的疲劳断裂是曲轴失效的主要形式之一,因此,本文以曲轴连杆颈复合内圆角的加工为主要研究对象,在原有加工工艺研究的基础上,针对目前存在的主要质量问题,结合当前企业现状,通过技术创新,引进消化新工艺,解决质量问题,稳定质量,提高生产效率,降低成本。本文的主要研究内容如下:1.结合国内外曲轴的加工现状和本公司的实际情况,分析曲轴连杆颈复合内圆角的质量问题,提出解决问题的新工艺、新方法。2.建立合金钢C50E29超高强度钢铣削加工的试验方案,在切削力、切屑形貌、刀具的磨损与破损以及加工表面粗糙度等方面进行铣削试验,并形成各相关试验分析。3.以试验为基础,在车铣复合加工中心上,通过轮廓铣刀进行试验验证。4.通过滚压加工方案,解决复合内圆角表面严重的接刀痕,表面粗糙度不理想的情况,稳定产品质量,提高生产效率。本文应用轮廓铣刀的高速高效加工和滚压加工的方案,解决了曲轴加工中的瓶颈问题,并且首次在车铣复合加工中心上,通过CNC程序控制使用滚压刀具,在解决问题的同时,提高了产品质量和生产效率,降低了生产成本,最终加快了整个HXN5机车的国产化进程,进一步提升了公司的整体装备制造水平,从而缩小了与国际先进水平的差距。