连杆预制裂纹槽激光加工工艺参数

为研究激光器工艺参数对连杆预制裂纹槽的影响规律,本文采用YAG固体激光器对捷达轿车连杆进行了预制裂纹槽的切割加工试验.通过改变激光器的功率、切割速度、脉宽、频率、入射角等参数研究各参数对预制裂纹槽加工质量的影响规律.试验结果表明:采用氩气作为辅助气体,高功率密度与低扫描速度有利于提高裂纹槽质量;重复频率的提高会导致裂纹槽宽度增加,当重复频率由26 Hz增加到36 Hz时,槽宽增加0.05 mm左右;入射角取15~30°时切割的裂纹槽质量较好.     

发动机连杆裂解加工及其关键技术

分析了断裂的剖分机理和发生条件,并对裂解连杆材料、预制初始裂纹槽、定向裂解、定扭矩装配螺栓等连杆裂解加工的关键技术与核心工艺进行了探讨。研究开发了具有"背压"裂解功能的定向裂解机床,并对轿车发动机连杆裂解加工过程进行了数值分析与试验探索。结果表明:合理设计裂纹槽位置与几何参数并保证加工精度,可有效降低裂解加工载荷。背压裂解加工方法有利于提高裂解加工质量,在瞬时加载条件下,合理调节背压力与裂解力比值,可获得性能优良的断裂面。     

连杆预制裂纹槽几何参数对胀裂力的影响

为了减小连杆裂解加工中所需的裂解力,提高裂解加工质量,利用MSC.Marc软件,建立了连杆裂解加工的有限元模型;采用正交试验设计方法,分析了预制裂纹槽几何参数对裂解力的影响规律;通过方差显著性分析得出槽深h对裂解力的影响最为显著,其次是张角α,而曲率半径r对裂解力的影响较小。裂解力在张角α≤45°时增大相对缓慢。随着槽深h的增加裂解力降低,当h≥1.0 mm时,裂解力降低缓慢。     

发动机连杆裂解加工新技术

连杆裂解工艺是国际上９０年代初发展起来的边 加工最新技术,阐述了连杆裂解加工技术的技术原理、经济性、连杆材料特性,初始段造毛坯、热处理要求,裂解加工工艺与关键核心工序及设备,探讨了在我国研究开重要及应用前景。     

连杆裂解加工力参数数值分析

为了确定合适的连杆裂解工艺中裂解力参数,采用数值分析的方法建立了53d斜切口连杆裂解加工的数值模型。对裂纹尖端的节点采用了1/4节点技术用于模拟裂纹尖端应力场的奇异性,分析得到了裂解力与应力强度因子的关系曲线。根据连杆材料的临界应力强度因子KIc,确定了连杆裂解加工所需的裂解力。结果表明:裂纹1的裂解力为851 kN,裂纹2的裂解力818 kN。与实际生产中的裂解力860~880 kN相比,其误差小于10%。     

脉冲激光加工连杆裂解槽数值仿真

建立了YAG脉冲激光加工裂解槽三维瞬态温度场有限元模型,并对热源加载形式、离焦量、材料热物理性能参数、单元生死等技术问题进行了分析。对激光在C70S6高碳微合金非调质钢上移动切割裂解槽进行了数值模拟,得到不同切割参数下槽深、槽宽及温度场,总结出光斑直径、激光功率、脉宽、加工速度等参数对裂解槽加工的影响规律。将数值分析结果与激光切槽试验进行了对比,对激光加工裂解槽工艺参数的选择提出了建议。     

连杆背压裂解加工方法

通过数值模拟与实验相结合的方法对准静态加载条件下的连杆裂解过程进行分析,确定了C70S6连杆裂解的临界J积分值,并对背压裂解过程进行数值模拟分析,对背压力对于连杆裂解J积分、韧带区场变量及裂解力的影响进行探索。模拟结果表明:背压力使沿连杆裂纹槽长度方向的裂尖J积分梯度增大,使应力更快、更有效地集中在裂纹槽中部,有利于裂纹槽起裂和裂纹快速扩展,可减少因裂纹分叉、交汇异常等引起的裂解加工缺陷,但是背压力增加的同时也增大了胀断主动力和裂解力,建议背压力设定为胀断主动力的1/4。     

发动机连杆裂解槽激光加工机床中的丝杠误差分析及补偿

发动机连杆裂解槽激光加工机床的主要功能是对连杆大头孔内表面两侧进行切槽加工。裂解槽质量的好坏与激光和CNC系统的配合有很大关系。为了消除由于丝杠的误差所带来的激光头的定位误差,以便能够更精确地调整激光头喷嘴与连杆内表面的位置,首先在该激光加工机床的工作原理的基础上对该误差进行了测量,然后采用直线插补补偿算法消除了该误差。最后对激光切槽后得到的连杆进行裂解,并且经过工具显微镜检测后,结果表明,对于各种型号的连杆,切割出来的裂解槽在深度上基本保持一致(裂解槽上各个点的槽深度公差为±0.02 mm)。说明该种方法能够很好地解决这一问题。     

激光预制裂纹槽的断裂分析

进行了单边激光加工裂纹槽试样轴向拉伸试验。试样取自用高碳微合金非调质钢(C70S6)锻造的连杆。分析了激光预制裂纹槽对材料断裂的影响,并与线切割和拉削加工裂纹槽拉伸断裂试样进行了断口分析和断裂载荷的对比。结果表明:采用激光预制裂纹槽试样的断口具有最小的裂尖塑性变形区域,与有相同裂纹槽深度的线切割和拉削加工裂纹槽试样相比,其拉伸断裂载荷分别小20%和30%左右。在试验结果基础上确定了激光加工裂纹槽的等效临界应力强度因子为25.51 MPa.m1/2。本文结果可用于激光预制裂纹槽的连杆裂解载荷参数计算。     

背压力对连杆裂解加工的影响规律

建立了捷达轿车连杆裂解加工的有限元模型,分析了背压力对连杆裂解加工质量的影响规律。结果表明,裂解力随背压力的增加而增加,二者近似呈线性关系;断口塑性区宽度随背压力的增大而减小,当背压力大于20 kN时,塑性区宽度减小缓慢;随着背压力的增加,大头孔变形量增大,当背压力小于25 kN时,大头孔变形量在允许范围内。     

连杆裂解机床加载速度优化仿真

连杆裂解加载速度是影响裂解质量的重要参数之一,为了了解连杆裂解机床的加载速度特性、实现加载速度的优化,本文进行了虚拟样机仿真研究。首先,利用ADAMS/View和ADAMS/Hydraulics模块建立裂解机床机械和液压系统模型;其次在MATLAB/Simulink模块下建立控制系统模型,包括恒定输入控制系统和基于位移反馈信号的输入控制系统;最后,设置好仿真参数,完成动态仿真,根据仿真结果,分析了裂解加载速度特性。仿真结果表明:恒定输入控制时,裂解缸加载速度为118mm/s,既有利于裂解质量的控制,又不至于导致液压系统设计不合理;基于位移反馈信号时,椭圆输入控制曲线对于控制裂解油缸后程减速效果最为明显。对于实际液压油缸,可参照该曲线进行加载速度控制。     

裂解连杆夹钳机构动力学仿真及试验

介绍了裂解连杆自动化生产线步进梁机械手夹钳机构。采用机械系统仿真软件AD-AMS,对连杆夹钳手部的工作过程进行一系列动力学仿真。根据仿真结果,对手部进行结构优化,确定连杆与定位夹具间隙的最佳值,从而确保夹钳满足夹持传送仿真中的基本设计要求。根据优化结果,进行了直连杆夹钳手部的物理试验,试验证明:当夹具间隙大于0.15mm,大小头孔倒角大于0.5mm×45°时,直连杆夹钳手部工作稳定可靠,夹持效果好。     

静载下连杆裂解裂尖塑性区及其对裂解质量的影响

对静载条件下连杆裂解过程进行了数值分析,将连杆裂尖附近塑性区形状与理想状态进行了对比,定性给出了连杆断裂前裂纹区应力应变状态,并据此分析了不同位置的断裂状态。结果表明,连杆厚度方向不同的层面处于不同的平面应变与平面应力状态,裂尖塑性区大小也不同,启裂首先发生在塑性区较早达到变形极限的平面应变区。裂尖塑性区的差异造成启裂点散布、裂纹扩展不同步,扩展路径不同,极易造成裂纹分叉、交汇异常等问题,并引起撕裂、崩角、断裂面台阶、夹屑、外缘爆口等裂解缺陷,从而影响连杆裂解加工质量。     

发动机曲轴箱轴承座裂解加工数值分析

预先精确计算裂解力参数,对于裂解设备设计及工艺过程的制定至关重要。应用MSC.MARC软件对捷达轿车发动机主轴承座(以RuT380材料为例)起裂过程进行数值模拟,得出了裂解力与J积分的关系曲线。根据J积分值与断裂韧性的关系,确定了临界J积分,采用线性插值的方法获得了裂解力,并进行了实验研究。实验结果表明:此方法也适用于不同结构、不同材料的其他分体类零件裂解加工时裂解力的确定。