内燃机车柴油机锻钢曲轴的工艺研究

论文摘要

本课题是根据大连机车车辆有限公司开发12V280ZJ型柴油机项目的需要而选定，是国务院振兴东北老工业基地政策的国债投资的技术改造项目的重要组成部分，是大连机车投入巨资开发的重点科技项目。本文对我国铁路内燃机车的大型柴油机曲轴的生产情况和现状进行了介绍，分别论述了目前大量使用的16V240ZJ型柴油机和本课题研究的12V280ZJ型柴油机锻钢曲轴的结构形式、毛坯的成型、传统的加工工艺流程、轴颈的加工、动平衡、表面强化方式、技术测量、失效的形式和修复方法等。通过科学安排加工工艺，选择加工设备、装备、控制变形，保证了曲轴的加工精度。通过改进传统的轴颈粗加工工艺，使用先进的车铣复合加工中心，大大提高了粗加工效率。通过使用框架式多点支承的动平衡方式，减少曲轴动挠度的影响，并提高连接装置的重复定位精度，保证重复检测精度，以克服在动平衡领域中普遍存在的令人困惑的难题，这是一个创新点。通过试制，填补了大连机车锻钢曲轴制造的历史空白，掌握了锻钢曲轴机械加工工艺、热处理调质和渗氮加热防变形工艺、动平衡试验工艺等等，提高了生产效率，形成一套完整的适合于锻钢曲轴大批量生产的工艺与装备。通过本课题的研究，使大连机车的锻钢曲轴加工达到了国内先进水平。本课题重点研究内容：1．科学安排加工工艺，选择加工设备、装备，控制变形，保证加工精度。2．选择合理的动平衡工艺，尤其是解决目前传统工艺中普遍存在的重复检测结果差异过大的问题。3．提高粗加工工作效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外机车柴油机科技现状
• 1.3 国内机车曲轴的生产现状
• 1.4 国内外曲轴发展趋势
• 1.5 课题的来源和目的
• 1.6 主要研究内容
• 1.6.1 科学安排加工工艺，选择加工设备、装备，控制变形，保证加工精度
• 1.6.2 解决目前传统工艺中普遍存在的重复检测结果差异过大的问题
• 1.6.3 提高粗加工工作效率
• 1.7 本章小节
• 第二章 曲轴的加工
• 2.1 曲轴的结构形式
• 2.1.1 整体铸造曲轴
• 2.1.2 螺栓连接平衡块式
• 2.1.3 焊接平衡块式
• 2.2 曲轴的材料
• 2.3 曲轴毛坯的形成
• 2.3.1 曲轴的铸造方法
• 2.3.2 曲轴的锻造方法
• 2.4 二种曲轴的比较
• 2.4.1 球墨铸铁曲轴的抗弯疲劳强度较低
• 2.4.2 球铁曲轴的扭转刚度较低
• 2.4.3 球墨铸铁曲轴的成品率较低，大尺寸曲轴成品率更低
• 2.5 240系列曲轴传统加工工艺
• 2.6 调质处理
• 2.7 动平衡
• 2.7.1 动平衡原理
• 2.7.2 不平衡量的表达方法
• 2.7.3 内燃机车曲轴动平衡存在的问题
• 2.8 表面强化
• 2.8.1 喷丸
• 2.8.2 氮化处理
• 2.8.3 中频感应淬火
• 2.8.4 过渡圆角的滚压和矫直
• 2.9 主要技术测量
• 2.9.1 主轴颈跳动量
• 2.9.2 连杆颈角度差
• 2.9.3 行程距测量
• 2.9.4 曲臂距差（拐档差）的测量
• 2.10 曲轴失效的分析
• 2.10.1 轴颈磨损及拉伤
• 2.10.2 主轴颈跳动量超差
• 2.10.3 裂纹
• 2.10.4 曲轴断裂
• 2.11 曲轴轴颈的修复
• 2.11.1 低温镀铁修复原理
• 2.11.2 低温镀铁工艺流程
• 2.11.3 曲轴检查及探伤
• 2.11.4 曲轴矫直
• 2.11.5 曲轴粗磨
• 2.11.6 曲轴镀铁
• 2.12 本章小节
• 第三章 12V280ZJ型柴油机锻钢曲轴的工艺方案设计
• 3.1 12V280ZJ型柴油机锻钢曲轴的结构和特点
• 3.1.1 12V280ZJ型柴油机锻钢曲轴的结构
• 3.1.2 280曲轴的三维模型
• 3.2 280钢曲轴的主要技术要求
• 3.3 国内、外主要机车柴油机曲轴技术对比
• 3.4 加工工艺路线的设计
• 3.5 280钢轴的锻造方法
• 3.6 曲轴轴颈的粗加工
• 3.7 钻中心主油孔、斜油孔和平衡块螺钉孔
• 3.8 中心孔的修整
• 3.9 曲轴轴颈的磨削
• 3.9.1 曲轴主轴颈的粗磨
• 3.9.2 曲轴主轴颈、连杆颈的精磨
• 3.9.3 曲轴主轴颈、连杆颈精磨顺序选择
• 3.10 切削加工变形的控制
• 3.10.1 多工序，小余量减小加工变形
• 3.10.2 增加时效处理，消除加工应力
• 3.10.3 合理吊装与存放
• 3.11 动平衡工艺的设计
• 3.11.1 12缸曲轴动平衡不平衡量的分解计算
• 3.11.2 许用不平衡量和质量的计算
• 3.11.3 280钢曲轴动平衡的特点
• 3.11.4 当量平衡环质量的计算
• 3.11.5 280钢轴动平衡工艺参数的选择
• 3.11 本章小结
• 第四章 280锻钢曲轴的加工改进
• 4.1 试制过程中存在的问题
• 4.2 粗加工的改进
• 4.3 油孔的改进和去毛刺
• 4.3.1 油孔的改进
• 4.3.2 去除曲轴毛刺
• 4.4 动平衡的改进
• 4.4.1 问题的提出
• 4.4.2 原因分析
• 4.4.3 改进措施
• 4.4.4 工艺过程
• 4.4.5 动平衡重复试验检测结果
• 4.4.6 12V280柴油机综合测试结果
• 4.5 一例加工失误的处理
• 4.5.1 失误现象
• 4.5.2 修复方法
• 4.5.3 修复结果
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 280曲轴加工工艺过程（传统工艺过程）
• 附录B 280曲轴加工改进工艺规程
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢