发动玩加电竞机零件范文

  新闻资讯     |      2023-06-09 10:05

  我国每年生产的汽车数量相当庞大,与此同时报废的汽车数量也在与日俱增,为了尽量减少浪费,充分合理利用现有资源,我国提出使用再制造技术将废旧的发动机及其零部件进行再生产、再加工、再制造,使其焕然一新且具有更高的品质,降低汽车生产制造成本和汽车报废数量的同时实现社会经济效益最大化的根本目标。

  所谓的发动机再制造,顾名思义就是根据全新的制造标准,利用精准严格的制造工艺使得原来废旧的发动机或者零部件焕然一新,达到与全新的发动机零件一模一样,甚至比原先的发动机零件质量还要高的再制造发动机。但是需要注意的是要将汽车发动机再制造与传统意义上的发动机零件制造或废旧发动机零件维修区别开来。汽车发动机零件再制造并不是采用全新的材料从头开始制造一个全新的发动机零件,也不是简单的在废旧发动机零件的基础之上进行加工维修,而是通过采用再制造加工工艺和加工技术将原先废旧的发动机零件进行拆卸、清洗等处理,挑选出能够被继续使用的零件之后通过使用先进的科学技术使其成为具有使用价值和经济价值的新发动机零件。汽车发动机再制造改变了过去需要花费大量的时间和精力用于生产制造毛坯零件,大大缩减了能源、材料,并且有效减少了生产制造成本以及资源浪费。根据最新的研究数据显示,利用汽车发动机零件再制造技术研制发动机时,用于制造零件的材料和加工费与过去相比减少了65%左右。

  无论是重新生产毛坯加工成全新的发动机,还是对废旧发动机进行大规模维修,基本上都是以手工作业为主要方式进行单机作业,这也就意味着要历经漫长的修理周期,大大阻碍和降低了生产效率以及最终的修复质量。而汽车发动机零件再制造则彻底突破了这一局限性,通过大批量的专业流水生产操作为基础,有效保障发动机零件的修复质量和最终性能。与过去大规模地对发动机进行维修和改造不同的时,再制造发动机的修复质量和修复效率更高,同时大大降低了制造成本,避免资源浪费和环境污染,使用汽车发动机零件再制造技术能够为汽车生产制造业创造更大的经济价值和利润空间,因此很多人将汽车发动机零件再制造看做是报废发动机的重生,并坚信发动机再制造能够引领汽车生产制造产业和维修行业实现全新的发展与进步。

  汽车发动机再制造首先需要将废旧发动机进行拆卸和分类,对于已经不能够再用于再制造的发动机零件予以淘汰和废气,比如说零件已经严重被磨损或是出现明显裂痕等等。将状态良好能够被用于再制造加工的零件进行仔细拆卸之后需要进行统一存放,并且分门别类、妥善保管。

  即将被用于再制造加工使用的发动机零件被拆卸下来之后就需要对其进行彻底的清洗,除了要将表面的上的油渍、灰尘、锈蚀等彻底清洗干净之外,还需要对零件内部进行彻底清洗。例如说缸体或缸盖水道中的沉积物等等。

  对清洗完毕之后的废旧发动机零件需要利用先进的再制造技术完成修复或升级,使得废旧的发动机零件能够彻底恢复到与原来完好的发动机零件一样,或者升级到超过原有发动机零件的质量。汽车发动机零件再制造技术分为很多种,在下文中会进行详细阐述,因此在此就不作过多赘述。

  以上步骤全部完成之后,会使用全新的零件来代替不合格的发动机零件,而已经合格的发动机零部件则会被送到装配车间进行产品装配,进入装配环节也就意味着汽车发动机零件再制造已经进入了最后的收尾阶段。在进行装配操作之中需要严格按照科学规范的装配工艺和装配流程走,确保零件的洁净度以及与装配位置的吻合度等符合标准和要求,同时还需要对零件进行密封处理,在零件与零件之间的咬合处需要适当的进行处理。

  汽车再制造发动机零部件完成装配之后需要对其进行整机测试,以确保产品质量,所有的测试方法和测试要求与全新的发动机零件产品相同。另外还需要对再制造产品进行严格的包装,比如说内里需要配置完善的说明书、质量保证书等等然后用专业的可回收包装盒进行打包处理,方便消费者购买和使用。

  纳米材料中具有其他材料远不能匹敌的力学性能,因此在对发动机零件的表面进行涂层制备时常常被使用,并且取得了不俗的效果。比如说在镀层上使用具有较高硬度和超强耐高温能力的纳米硬粉,例如纳米陶瓷、纳米金刚石等能够使得电刷镀镀层的机械性能得到大大改善和提高。在处理纳米粉表面时利用镍包覆法,搭配与高效的电刷镀技术相结合的纳米材料,能够最大限度的增加镍基复合镀层中纳米粉的共沉积量,使其能够更加均匀分散在镀层中。目前纳米复合电刷镀技术主要被运用在修复和强化汽车发动机轴承座中的磨损零件,经过该技术处理后的轴承座零件具有更高的耐磨损性能,大大延长了其使用寿命,因此也纳米复合电刷镀技术被很多业内人士看好,发展前途一片光明。

  在汽车发动机零件造制造技术当中有一种经常被使用的技术就是高速电弧喷涂技术,该种技术主要是用于对发动机零件进行喷涂处理从而在其表面上形成具有各中性能的防护涂层,比如说防冻涂层、耐磨涂层、防腐涂层、防滑涂层等等,使用高速电弧喷涂技术可以修复甚至强化已经出现轻微磨损的发动机零件。与普通电弧喷涂技术不同的是高速电弧喷涂技术中,粒子速度更快,雾化效果更好、涂层具有更高的结合强度,另外涂层之间不容易产生孔隙,表面变得更加平整光滑。高速电弧喷涂技术不仅费用低廉而且具有简单易操作的特性,因此也被广泛应用在汽车发动机再制造当中。

  固体干膜技术同样也是在汽车发动机零件再制造当中产生的一门新兴技术,与其他技术相比,纳米固体干膜技术不仅能够在高温、高负荷、强辐射的环境下对汽车发动机零件进行,同时也可以在低温、高真空状态、强氧化还原状态下进行零件。其工作原理就在于在固体干膜中添加了纳米粒子,而这些纳米粒子则具有和抗磨的作用,使得原来的固体干膜变得更加、抗磨损效果更好。譬如说在固体干膜中添加了纳米粒子之后,氧化铝材料的耐磨性与过去相比翻了一番多。另外纳米固体干膜技术的适用范围非常广,几乎所有的摩擦部件都可以使用该技术,与此同时因为该项技术具有极强的防腐蚀性和动密封性,因此在机械振动和噪音方面能够起到绝佳的抑制效果。

  针对某一些表面上具有轻微划伤痕迹但是并不影响使用的汽车发动机零件,一般会采用零件快速修复技术对其进行划伤填补处理,零件快速修复技术其实就是利用微区脉冲点焊设备产生的高温,将需要进行填补处理的划痕表面部分熔化,然后利用专用材料,进零部件的损伤部位例如沟槽、棱边损伤等等进行快速修复,使得发动机零件能够恢复原有的尺寸和形状。

  总而言之,汽车发动机零部件再制造技术的发展代表着汽车生产制造行业的进步,利用该项技术使得原先被废弃淘汰的旧发动机零件能够重新被使用,创造出全新的经济价值,特别是在我国提出可持续战略和发展循环经济的时代背景下,汽车零部件再制造技术的出现顺应了时代与社会发展的潮流和趋势,并且被广泛运用到汽车制造业当中,相信在汽车发动机零部件再制造技术的发展和推动之下,我国汽车生产制造业能够向新的发展高峰迈进。

  [1]刘石,刘谦.汽车发动机零件再制造技术[J].装备维修技术,2015,02:49-50,48

  [2]刘羽.汽车发动机零件再制造工艺及修复技术初探[J].常州工学院学报,2014,06:11-14

  [3]李国庆,张兰春,黄学勤.高速电弧喷涂技术在汽车发动机再制造中的应用研究[J].江苏技术师范学院学报,2016,09:8-12

  [4]李健.汽车再制造工程及其发动机零部件再制造技术的研究[D].武汉理工大学,2015

  摘要:航空发动机和燃气轮机已被我国列入十三五重大专项,航空制造业的发展对我国建设强大的国防具有重大意义。机匣类零件作为航空发动机的重要组成部分,起到了包容、承力、连接的重要作用,其加工技术也是航空零部件制造中的一个难点。本文主要研究了航空发动机机匣类零件的加工制造,阐述了机匣类零件的加工难点和易产生的问题,结合了生产科研实践,着重研究并探讨了几种机匣类零件变形控制的方法。

  航空发动机被誉为现代工业制造业皇冠上的明珠,其生产制造覆盖材料、冶金、机械加工、热处理、特种工艺等多项技术领域,是一个国家工业水平的体现,被誉为“国之重器”。航空发动机由进气道,低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、尾喷口等几大单元体组成。其中压气机、燃烧室、涡轮等核心部件又由机匣壳体、内环零件和叶片组成。机匣零件作为航空发动机上的重要零件,为整个发动机提供了一个封闭的空间,保证气流顺利进入,被压缩升压、充分燃烧、膨胀做功、排出后形成推力。机匣将航空发动机各个单元进行连接,形成整机;为控制系统、燃油系统、传动系统等搭建了一个互相连接的整体。航空发动机机匣按照结构可以分为整体机匣、对开机匣、异形机匣、附件机匣、带有整流直板的机匣几大类。机匣根据其使用部位不同,所用材料也不同,压气机部分工作温度较低,一般采用钛合金,涡轮部分由于气体经过燃烧室后温度大幅升高,一般采用高温合金进行制造。

  随着航空发动机设计的不断优化和使用指标的不断提高,新一代的航空发动机越来越追求高推重比和低油耗。这就要求各级零部件的重量尽可能的轻。故机匣类零件的壁厚一般都在1.5mm~3mm之间,而机匣类零件的直径大都在600mm~1000mm,属于大型薄壁类零件,因此在加工过程中极易产生变形,而且由于其使用功能的要求,往往具有复杂的构型和严格的尺寸及形位公差,在加工过程中不容易合格。同时航空发动机零件很多采用镍基高温合金制造,这种合金硬度高,不易加工,加之有时毛料余量大且不均匀,会在机加过程中产生大量的内应力,在后续的加工和存放过程中应力释放,导致零件变形,经常出现工序中检验合格但在精加工或最终检验时出现尺寸不合格的现象。

  机匣类零件毛料多为圆环锻件,加工余量较大,原材料去除率往往高达80%以上,尤其是粗加工阶段,零件去除的余量是最多的,而粗加工要求尺寸精度较低,且采用的切削参数较大,刀具在切削时产生了大量的切削力,这就造成了零件内部产生了大量的内应力,而此时零件距离最终状态还有很多余量,零件刚性较好,这些内应力不能使零件产生变形,随着零件加工过程的深入,零件壁厚变得越来越薄,这时粗加工时产生的切削力逐渐释放出来而导致零件变形。因此,在粗加工之后,及时释放零件应力非常有必要。零件可以通过自然时效进行去应力,但是自然时效所需的周期很长,往往无法满足零件的生产进度。这时可以采取热处理的方式去消除零件的残余内应力。去应力热处理的温度较低,因此在整个热处理的过程中不会使金属组织发生相变,在零件的保温和逐渐冷却过程中,零件的内应力得到释放。去应力热处理之后,零件端面一般会产生1mm~1.5mm的变形,需要安排一道修基准工序将零件端面修平。值得注意的是,增加去应力热处理要充分考虑零件的变形量,否则零件变形过大,零件所剩加工余量小于零件的变形量会导致零件无法加工合格。

  机匣类零件大多数为环形件,因此需要大量的车加工,在车床上典型的装夹方式有压紧,夹紧和涨紧。在进行粗车加工时零件往往采用四爪卡盘进行夹紧或涨紧,在精车加工中大多采用压紧的方式,相比较而言,压紧的方式不容易产生内应力,因此从消除内应力的角度考虑,在半精加工中还是尽可能多地采用压紧的方式。对于高度100mm以上,直径800mm以上,最小壁厚2mm以下的大型薄壁机匣往往需要采用在夹具上增加辅助支撑的方式来减少零件的加工变形。辅助支撑块多需要采用橡胶材料,有一定的硬度但又不会挤伤零件表面。辅助支撑大多需要至少8点以上进行支撑,8个支撑块均匀地分布在零件的圆周方向上。在使用时需要注意的是支撑力不能过大,否则会使零件产生变形,效果适得其反,为保证辅助支撑力恰到好处,可以先用百分表找正零件圆周,然后使用限力扳手移动一个辅助支撑块至零件表面,当百分表指针刚要变化时记录限力扳手所用的力,这样在移动其他辅助支撑块时使用同样的力就能达到支撑零件且零件不变形的状态,增加辅助支撑可以机匣最“薄弱”的结构上增加强度,减少零件在加工过程中的震动,让刀等现象,有效减少了机匣的变形。

  优化车加工的走刀路线对提升零件变形控制有较大作用。对于加工余量较大和易变形的零件可以采取多层走刀,不要将所有余量一次去除。车加工零件轮廓时不要采取单独加工完成零件一侧表面后再进行另一侧加工的方式,而是应采用内外表面交替去除余量的方式进行加工。在加工两个相邻表面时可以采取相对,相背的方式进行加工。工程师在编制数控程序时不能单纯地考虑工人加工和测量的方便,还要从全局考虑零件所承受的切削力的状态来安排走刀路线,将机匣的变形控制在最小程度。加工余量的分配在机匣加工中非常重要,好的余量分配可以使机匣的各个部分在整个加工过程中受力均匀,避免局部切削力过大而产生变形。零件的大部分余量去除都发生在粗车阶段,而粗车加工多采用普通机床设备进行加工,又要兼顾效率,所以粗车加工的型面设计地相对简单,但也要尽可能地接近零件最终轮廓表面以避免精加工余量过大,产生过多的切削力。还可以在粗车加工之后,精车加工之前加入半精车加工,将零件的轮廓形状加工出来。一般而言粗车留给半精车加工单边1mm~1.5mm余量,半精车留给精车单边0.5mm~1mm余量。

  电化学加工利用金属在电解液中的电化学阳极溶解去除金属表面材料。通过电化学加工去除余量的优点是没有切削力产生,因此零件不易产生变形和内应力。整个加工过程电极作为阴极,被加工零件作为阳极,工件和电极之间保持0.1mm~1mm的加工间隙,电解液不断以高速从间隙中流过,带走零件(阳极)溶解的产物,同时带走电流产生的热量。电化学加工加工范围较广,而且生产效率高,一般为传统机械加工的5~10倍。加工后的表面质量较好。电化学加工的精度低,多用于粗加工去余量,因其没有切削力,可以利用在薄壁机匣去余量加工,可有效消除由于切削力过大导致的机匣变形。该方法的缺点是设备资金投入较大,而且会产生污染,需要做好污染处理。

  机匣类零件变形控制是一个涉及到多种因素的复杂工程,需要从毛料材质、工艺路线、加工参数、零件装夹、热处理工艺等方面多重考虑。机匣变形的控制方法随着先进制造技术的不断发展也在不断增加和提升,无人干预加工,高速切削,新型刀具和更优化的数控编程方式的应用都能使得机匣的变形得到更好的控制。

  [1]王聪梅,等.航空发动机典型零件机械加工[M].北京:航空工业出版社,2014.

  发动机典型零件加工是一项技术难度较大的工业生产活动,技术人员既要选择合适的冲击工具和切削刀具等装备,还要选择合适的材料,才能够制作出规格和质量达标的零部件。在航空发动机典型零件加工技术应用中,技术人员应该坚持严谨的工作态度,积极应用先进装备对发动机典型零部件进行切割钻削加工,提升发动机的使用性能。在航空发动机典型零件加工活动中,技术人员应该根据零件加工的要求,选择合适的加工工艺。在技术实现角度,技术人员应该对零件加工工艺内容进行分析,选择并且确定合理的加工方案。在机床零件处理中,技术人员应该根据零件的特点选择和设计刀具,根据夹具与量具的特点确定切削用量,并且要编制和校验完善的加工程序。认真处理首件试加工现场中出现的各种问题,进行航空发动机复合加工工艺的定型与归档处理。航空发动机零件的精密程度比较高,零件的切削面积和角度比较大,选择精密性车型腔体对零部件进行切削处理。

  在航空发动机典型零件加工活动中,技术人员可以使用金属制作成复合材料的零件。在零件的切削加工中应该加入性能独特的原材料,添加钨和钼能够降低零件切削加工处理的难度。在发动机零件的切削加工中添加钨能够提高材料的高温强度和常温强度,添加钼能够显著提升材料的强度和韧性,提升发动机零件的使用效果。但是,在发动机典型零件加工中添加合金元素时,技术人员应该重视材料导热系数明显下降的问题。在制定零件加工方案的过程中,技术人员应该认真分析零件的抗拉强度和冲击韧度问题,选择合适的材料进行加工处理。发动机曲轴一般使用QT700材料及虚拟性加工,缸盖选用ZL101(ZALSI7Mg)材料进行加工。在零件处理过程中,可以采用零件图形的数字处理方法,在三维立体模式中对零件加工的细节进行优化。根据加工设计的标准确定零件处理的工步和进给路线,选择合适的机床类型开始对零件进行加工。使用CAD模型处理方法,对发动机零件设计和加工方案进行数字化处理。建立单个典型精密零件的CAD模型特征信息表,包括制造资源库的容量信息、该典型零件加工的工艺技术规范和工艺特征,针对零件的几何特征信息进行加工特征的读取,从而确定合适的切削参数。

  发动机缸盖的主要加工内容为进气门座圈/导管切削和上平面螺纹攻丝加工,技术人员应该选择合适的刀具材料装备。在加工技术应用中,技术人员应该合理控制每齿进给量和每转进给量,根据切削零件的进给量选择合适的切削速度。在主轴转速控制中,技g人员还应该考虑到加工余量和耐用度的问题,提升典型零件的抗弯强度和断裂韧度。航空发动机的凸轮轴是一种重要零件,它一般使用HT250型号的材料进行加工,其抗拉强度为250MIN/MPa,它的硬度和抗拉强度承受力都比较低,在高温和高压的状态下很容易发生变形,其硬度为170~241HBS之间,航空发动机凸轮轴的材料力学性能有严格标准,其伸长率不能小于0.5%,冲击韧度不小于10~110kJ/O,导热系数不小于0.580W/cm-k。除了发动机的凸轮轴之外,航空发动机的典型零件还有曲轴、缸体、缸盖和连杆等零件。典型零件加工的技术重点是要选择合适的刀具材料装备,适合加工曲轴的刀具材料为PCD/CBN等,而适合加工缸体和缸盖的装备材料为高速钢等。

  根据零件的尺寸选择合适的精铣端面槽,使用精密镗床加工出镗精密孔,并且对发动机典型零件的孔径进行检查。技术人员可以采用三坐标测量机等精密仪器,对零件的尺寸加工进行检查。使用在线测量的方式,及时地发现零件加工中存在的问题,将加工半成品的零件运送到车铣复合加工中心进行处理。半成品的航空发动机零件通常需要加装土层,根据不同零件的应用特点,选择不同的涂层进行加工。TiN类的发动机零件为金黄色,它的硬度最低,为1800~2300HV之间,此种典型零件符合低速下的通用涂装的技术要求,此类零件加装涂层一般为CVD/PVD类的涂层。TiN类的发动机零件为紫黑色,它的硬度比较高,为2300~3500HV之间,此种典型零件符合高速下的通用涂装的技术要求,此种材料可以用来加工制作难加工的航空零件。此类零件加装涂层一般为CVD类的涂层。

  在发动机典型零件加工活动中,技术人员应该设计科学合理的加工方案,积极应用先进装备对发动机典型零部件进行切割钻削加工,提升发动机典型零件的加工质量。技术人员应该根据典型零件设计模型和装备的性能建立材料典型特征库,在零部件加工的关键环节中对加工方法进行自动调用。在典型零件的后置处理中,技术人员应该对刀具轨迹进行科学设计。根据工件材料和机床参数库的治疗新型,在数控机床控制面板对刀具切削角度和速度进行合理地编辑和修改。

  标准件在航空武器装备中是通用化和系列化程度要求最高的零件,不仅影响产品结构强度、寿命,也对产品减重、提高产品可靠性、维修性、安全性等方面起着重要作用,是衡量武器装备“三化”水平的重要指标之一。目前,航空发动机行业标准件的关键问题是没有形成系列化标准体系,现有行业级以上标准不能满足新一动机设计选用需求,需要发展航空发动机专用标准件标准,满足设计和生产单位的需求,进而提高型号小零件标准化水平和标准件质量。

  为整合多方资源,优化设计生产的协调管理,缩短研制周期,新一代航空发动机启用了协同研发模式。发动机行业标准件本来就基础薄弱,大量具有通用特征小零件图在企业内部流通,无法形成规模效益,技术水平参差不齐,这种研发模式在运行不成熟的初期更加限制了全机小零件通用化水平,小零件标准化问题成为发动机研发过程中的突出问题。

  1)标准化程度低:以某型发动机我所承研部分设计出图情况为例,小零件设计图样有908个图号,单台共计9737件,其中各级标准件76种,单台共计1454件,仅占全部小零件的14.9%。

  2)专用化设计:目前通用小零件图样结构型式、尺寸规格和材料选用品种繁多,设计技术要素不统一,例如,橡胶密封圈材料有5080、FS6265、FX-2、FX-4等,很多材料沿用老机型,寿命达不到产品贮存期要求,耐高压和耐高温密封性不满足要求,需要经常更换。

  3)重复设计:小零件设计主责单位基本根据单元体划分,资源分散,依托于型号按类别进行独立图样的设计与管理,各专业室沟通和资源共享渠道不畅,图纸间存在大量无用差异,重复设计问题严重,一方面造成很大的设计与管理上的资源浪费,另一方面不利于工厂组织生产。

  4)借用件比重大:在型号研制过程中,不同型号之间小零件的借用现象比较普遍,造成借用小零件的管理在不同程度上存在着交叉,为其技术状态的跟踪和协调管理带来麻烦。

  国外先进发动机标准件体系较为完善,在CFM56系列发动机中研制中采用了大量的AMS、AS、MS等行业级以上标准,并以此为基础,配套了200多种结构尺寸标准,其成套性和协调性较好。以CFM56-7B发动机为例,其小零件构成情况,小零件的标准化率高达62.5%。小零件标准化已成为目前我国航空发动机研制的一个突出问题,为适应新一动机的研制需求,需加快全机小零件通用化、系列化、规范化研究进程,逐步建成并完善发动机标准件体系。在行业级以上小零件标准体系不健全的情况下,依托型号研制,以现有小零件设计生产经验为基础,借鉴国外先进标准,统筹规划编制型号小零件标准,实现技术、设备、人力等方面的资源整合与共享,有序推进全机小零件标准化,从而达到提高发动机的研制水平、降低发动机型号研发与生产成本、缩短研制周期的目的。

  结合型号研制需求,分析梳理型号小零件设计图样数据,优化系列,压缩品种,淘汰老材料,对标准件品种规格进行整合,初步确定标准项目。经过多轮分析迭代,核查上级标准过滤已有标准项目,剔除通用性不强的标准项目,合并可优化整合的标准项目,积极开展技术创新,提出新型标准件标准项目,在平衡适用性、先进性和经济性基础上统筹制定型号小零件标准化实施方案。

  为了保证协同研发模式下标准的可操作性和标准件的质量,型号标准件标准的编制按如下原则开展:

  2)基于上级标准统一结构要素,避免未经优化的尺寸罗列,从标准的角度和要求出发,以满足设计使用为目的,经过充分的试验验证,优化小零件标准参数尺寸和规格系列;

  3)技术要求标准从国家军用标准和航空行业标准中选择,已有标准不满足要求时补充编制配套型号标准件技术条件标准;

  1)优化系列,压缩规格品种按照型号标准件标准编制实施方案,在保证满足设计、安装、使用需求的基础上,对某型发动机研制中小零件的结构要素进行归类优化,压缩材料品种。

  2)关键技术要求和性能指标确定结合目前型号小零件设计实际情况,参考国外先进标准和技术,对小零件技术要素进行标准化,对性能指标进行科学的理论设计;缺少设计依据时,参考先进标准,结合小零件设计使用经验,提出初步指标设计原则和方法,经过验证和改进迭代后,形成标准件技术要求的性能指标。

  3)小零件关键工艺改进在标准讨论和标准件鉴定试验中重点关注标准件螺纹镀银技术、自锁螺母材料热处理与收口参数的关系、5次加温加载试验不合格、螺纹粘接、螺栓螺母分解过程中由于粘接导致的螺栓断裂等问题,以及自锁螺母锁紧性能不能满足高温振动试验要求的相关工艺问题,控制标准件按规范要求达标生产。

  4)关键试验方法改进提高5次加温5次加载试验、扳拧试验等关键试验的试验精度,参考国外标准,确定切实可行的试验方法,统一试验夹具和流程。

  新的小零件设计管理模式在应用实施过程中必然会受到传统的设计思维和工作流程的制约,为了促进标准贯彻和应用,同时利于型号数字化设计的开展,基于型号标准件标准资源开发标准件库管理平台,为标准的使用提出数字化解决方案。标准件库基于Teamcenter2007创建,在UGNX中调用运行,利用该系统对型号标准件模型进行统一管理和维护,以方便设计使用为目的,数据库定制有以下特点:

  2)客户端界面设计科学合理,结构化管理资源,信息引导性强,实用性远远优于文档性目录。

  3)解析标准的主要技术要素,实现了合理的数字化解决方案,重新整合几何和非几何参数,提高信息识读性和浏览效率;

  4)实现面向标准件技术要素的搜索,执行跨标准参数化搜索,融合标准间界限,提高查询效率和设计效率。

  编制型号专用小零件标准并提出标准资源管理的数字化解决方案,首先变革了小零件设计管理模式,满足了新一动机研制需要;其次促进了标准件工艺关键问题的研究攻关和重要试验方法的设计与改进,从而提高标准件质量;最后,以此为基础实现行业标准件体系的的逐步建立健全,填补国内航空发动机行业空白。

  为确保各类发动机的常态运转,在拧紧螺栓以后还要慎重核验装置的转矩数值。然而不应忽视:任何装置都很易突发故障。提升总的拧紧质量,必须测定发动机真实的拧紧效果。常见检测拧紧实效的方式分为多类,例如调控转角、调控传感器的内在偏差[1]。借助动态的测定即可识别拧紧机可达的精准度,慎重避免细微的零件偏差。

  拧紧发动机零件可借助拧紧机,常见现存的拧紧方式包含转角控制、对应的转矩控制。检测拧紧效果应当注重转矩,测定转矩可采纳串入传感器及复紧的方式。在两类方式中,复紧法的检测选取了精度较高的转矩扳手,旋转时要沿着拧紧螺栓的方向并且增添额外的转矩。再次旋紧螺栓时,还要读出这个时点的瞬间数值,记录下来的这一数值应被看成最终数据。串入法检测采纳了传感器,在套筒及输出轴中部增设传感器的转矩。确保拧紧以后,仪表衔接于传感器则能够读出明确的转矩数值[2]。

  静态检测可选用复紧法,这种步骤更能便于操控且提升了经济性。复紧法借助转矩扳手以此来提升拧紧精度,日常质检普遍采纳了这种途径。然而不应忽视,复紧法很易带来潜在的各种偏差,例如掌握程度不佳、感觉出现偏差、不合适的力度。相比于拧紧程度,螺栓在旋紧时也将增添瞬间的阻力,这种阻力含有动静态两类的摩擦。复紧法可选紧固件以便检测,连接零件采纳了非软性方式。要调控至20%的转矩偏差,拧紧后半小时即可测定转矩。若选取了软性连接,则要调控至5%最小的偏差。复紧法测定的转矩可用作参照,然而检测值不可被看作线 串入传感器法

  动态检测选用了串入传感器,这种检测流程要配备套筒及拧紧轴,转矩传感器拥有优良的精度。此外,还要增设精度更高且能够匹配的转矩仪。操控串入的传感器是较繁琐的,也耗费了较高的总成本。在拧紧进程中,检测要配备串联状态的拧紧轴。这种检测只准许较小的偏差,串入传感器法可测定真正的转矩。从常规状态看,串入传感器可用作鉴定及校准拧紧轴。

  运转状态下的拧紧机常见各类偏差,常见范围内的检测难题含有:数值是否精准、拧紧机是否维持着常态运转、扳手是否准确。详细来看,测定拧紧效果常见如下问题:

  在某些情形下,拧紧转矩没能超出设定的下限;但与此同时,转角却符合了预设的限度。偏低状态的拧紧转矩没能符合转角的限定,这是由于螺栓本身有着较低的屈服强度。此外,零件配备了较大的螺孔、零件直径过小等也将带来偏低的限度值。日常生产之中,转角达到限度、拧紧转矩偏低的概率是很小的。

  手动检测得出的转矩值经常没能符合实情,装置显示出来的转矩数值与此并不相符。手动检测时常选复紧法,这样测定的转矩数值仅达到了30%。若借助指针扳手予以检测则会查出潜在的较多偏差,例如扳手自带的偏差、操控中的视觉偏差、定位时的零点偏差。遇到这些误差,累加的偏差都将变得更大。另外一些情形下,手工测得的转矩将会显现较小数值。若选取了复紧法,拧紧之后立即就应检测。能够及时检测,将会减低显示偏差的概率[3]。

  从经验视角看,装置显示数值常常超出手动检测得出的零件转矩,这种状态可分成两类:第一类情况为,拧紧零件超出了半小时,或间隔了更长时间。在这种情形下,检测偏差将变得更大。若连接零件选取了非软性流程,那么误差将超出10%;若选软性连接,则误差可达30%;第二类情况为,零件自身就很难被拧紧。例如:验收某类瓦盖时,旋紧轴承而后立即检测,但还是显现了较低的转矩,这种偏差可归结为凸显的瓦盖偏小。

  拧紧转矩已接近上限,但转角没能符合设定的指标。这种状态成因为:零件含有不够致密的螺纹、螺孔含有异物。在这时,接触面螺栓将会累积较高的摩擦阻力。平垫片可分为含有定位点的、含有弹簧的两类。当靠座被旋紧后,螺栓旋紧将会伴有更大的垫片摩擦。此外,没能依照设定的流程妥善处理螺纹,洗掉了原本完整的油,也会减低拧紧效果。

  拧紧发动机之中的零件应能确保连接物体彼此能够压紧,从轴向来看就是表现出预紧力。被连接为整体的两类零件要拥有这样的预紧力,但现场很难测定这种力因而很难真正予以把控。借助转矩以此来调控零件,或间接调控零件转角。在某些状态下,压紧力及拧紧转矩表现出彼此的正比关系,然而摩擦系数变得更大时,离散度也将随之增大[4]。

  检测时尤其注意:压紧力及转矩数值并非总是吻合,二者是有着偏差的。受到摩擦影响,若连接体处在同等状态下那么也将显现转矩的偏差。若能确保最优的螺距精度及螺栓强度,则可保持最精准的压紧力。在这时,可参照转矩以便确定转角精度。

  针对不同形态的发动机零件,拧紧机表现出来的数值都会含有差异。检测拧紧效果针对于罩盖的摩擦、平垫片及螺栓杆、配套的螺栓头。测查拧紧效果必备动态的检测,人工拧紧有着较大的检测差异,未来探究中有必要替换成自动的测定流程。应当随时辨析拧紧零件的偏差并且纠正,这样才能规避后期更大的误差。

  [1]冯德富.发动机零件拧紧效果检测及问题分析[J].现代零部件,2012(12):61-63.

  [2]刘全凯,曹德海.浅谈柔性发动机装配线的规划[J].科技创新导报,2013(17):77-78.

  [3]刘永泉,王德友,洪杰,等.航空发动机整机振动控制技术分析[J].航空发动机,2013(05):1-8+13.

  航空发动机是飞机的核心,基于现在航空发动机的维修原来越基于视情维修,所以如何加快准确地对发动机信号进行检测,在当前动荡的国际环境下,提高航空产品的设计、制造水平更是具有重要的现实意义。航空发动机的设计在发动机产品研制过程中占有很大比重,而发动机的典型部件——机匣的设计更是发动机设计的重点。随着计算机的测量技术的发展,机械设备的在线检测和故障分析朝着数字化、模拟化、虚拟化、网络化发展。本文就现在虚拟化技术在航空发动机机匣零件的应用及发展趋势提出了自己的见解。

  开机匣是机匣类零件的典型零件,由于此类零件的加工属于半回转体的外表面加工与回转体的内表面加工,与其它机匣类零件相比,对开机匣增加了纵向安装边,其加工工艺安排和加工难度大大增加。长期以来,由于加工设备和加工工艺的落后,该零件的生产周期长,加工效率低下,严重制约了我国航空发动机的研制和生产,成为我国航空发动机研制生产中的技术“瓶颈”。同时航空发动机零部件的制造精度更加趋于严格,传统的制造加工技术己不能适应航空发动机发展的要求。虚拟技术在复杂零件的加工、高精度加工尺寸的保证中凸显出无可比拟的优势,同时虚拟技术对于航空发动机研制周期、提高产品的生产效率和加工质量显得尤为重要。先进航空发动机制造与模拟加工技术的发展密不可分,在装备制造业高速发展的今天,模拟技术已经成为先进制造技术中的一项核心技术。作为国防工业的航空发动机制造业,虚拟技术的应用在航空发动机的研制、生产中发挥着越来越重要的作用。研究对开机匣的数控加工技术对于提高整个航空制造业的水平起到举足轻重的作用,它的成果可以为其它航空发动机零部件的加工提供经验,因此在航空发动机制造领域,对开机匣开展虚拟仿真技术研究,具有重要的应用价值和广泛的推广意义

  科学技术的不断进步,对测量技术的要求越来越高。电子测量技术在各个领域得到了越来越广泛的应用,传统的电子测量仪器由于其功能单一,体积庞大,已经很难满足实际测量工作中多样性、多功能的需要。航空发动机价格昂贵、系统复杂,可数零部件有3000多类20000多个,维修时面临部件多、维护步骤复杂等诸多问题,而且受制于价格、购买等因素,该装备的维修培训缺少实装件,由此,急需合适的手段和方法在现实条件下实现该装备的维修训练,以提高装备的综合保障能力。自20世纪90年代,随着计算机技术的发展,越来越多的硬件功能可以通过软件来实现。计算机技术与测量技术的紧密结合就产生了新的仪器种类——虚拟仪器。采用虚拟仪器的软件战略是第三代自动测试系统的发展方向。虚拟仪器的出现使得测试系统趋向于柔性化和集成化,有利于用户组建复杂的测试系统,而且在硬件不发生变化或变化很小的情况下,可实现测试系统的扩充、更改和升级,整个测试系统灵活方便,成本低,效率高。针对我国航空企业发动机的设计现状,航空发动机零件机匣的参数化设计方法,并由此开发出机匣建模向导工具,使得机匣设计更准确、更快速、更方便。开机匣是机匣类零件的典型零件,由于此类零件的加工属于半回转体的外表面加工与回转体的内表面加工,与其它机匣类零件相比,对开机匣增加了纵向安装边,其加工工艺安排和加工难度大大增加。长期以来,由于加工设备和加工工艺的落后,该零件的生产周期长,加工效率低下,严重制约了我国航空发动机的研制和生产,成为我国航空.发动机研制生产中的技术“瓶颈”。同时航空发动机零部件的制造精度更加趋于严格,航空发动机的机匣零件虚拟化技术对于缩短航空发动机研制周期、提高产品的生产效率和加工质量显得尤为重要。

  虚拟技术指导下的数据采集系统的硬件设计方案,包括数据采集系统的组成、结构形式和硬件设计,发动机机匣所采用的传感器的结构、原理、信号特点,并以此为依据,虚拟了动机机匣零件的实现方法,完成传感器信号采集前端处理电路的设计,其中包括输入保护电路、低通滤波电路、高通滤波电路、输出保护电路、供电电源电路和系统抗干扰电路。数据采集、处理及存储模块,通过对硬件控制的程序的编写实现了对非驱动硬件的操作,结合具体使用条件编写数据采样程序。利用LabView开发的数据采集系统性能稳定,测试精度较高,界面友好,用户操作方便,充分体现了虚拟仪器的优点;数字化设计制造技术为代表的计算机应用技术迅速发展,正在深入到发动机制造的各个领域。虚拟化涉及的内容很多,在航空发动机机匣的研制中,重点突出了产品数字化定义、产品数字化虚拟装配和并行工程技术。数字化定义和虚拟装配是一个产品由粗到细的设计迭代过程。由于采用了数字化定义,设计制造过程中采用数字化传递和共享数据技术,改变了以往需要依靠实物、样件的研制方法,工装设计可以与产品设计并行展开,零件制造可以并行进行。并行工程的组织实施技术是缩短研制周期的最主要因素。国内对航空发动机三维数字化设计制造技术体系正在逐步形成,在研的几个重点型号工程在不同程度上采用了这项技术,这项技术的应用在缩短研制周期、降低成本、提高质量方面已经发挥了重要作用。

  总之,航空发动机机匣零件的虚拟化应用,使得发动机制造模式正在向自动化、柔性化、集成化、智能化、全球化、虚拟化和网络化的方向发展。

  [1]建华,戚新海,钟小敏.《维瞬态焊接温度场的有限元模拟 》[K].上海交通大学学报

  随着新型航空发动机性能的不断提高,其关重零件越来越多地采用整体结构设计,并大量采用钛合金、高温合金等难加工材料,加工工艺技术及装备的改进和提升是必然的趋势。新结构整体盘轴类零件的工艺研究,来源于研制生产一线,综合考虑了零件图的要求,生产量,设备等生产条件之间的关系。

  在航空发动机中,为减少联接面和止口的数量,提高联接和装配的可靠性,同时增加零件的整体刚性。设计采用了前轴颈与盘轴类零件一体化结构的设计方案,这是一种全新的盘轴结构。这种新型整体结构的盘轴类零件,型面复杂,尺寸精度要求高,技术条件要求苛刻,其深腔结构敞开性极差,切削加工难度大。

  新结构整体盘轴类零件是航空发动机转子重要关键件之一。盘轴类零件的盘部前直口与盘组合件为过盈配合, 其后直口与盘组合件为过盈配合。在航空发动机转子装配中起呈上启下作用。盘轴类零件的基准表面C 在总装中与中央锥的内表面为过盈配合, 中央锥外表面与三支点的轴承内钢套配合, 基准表面D与中央锥的侧面配合,同时颈部基准C、D是高压压气机转子的基准。内腔中表面ΦC与端面与引气零件配合。表面G与中央传动的主动齿轮配合。

  新结构整体盘轴类零件的材料为钛合金TC17,模锻件,属难加工材料。其主要材料特点为:变形系数小、热导率低、钛合金材料的化学活性高、切削温度高、导热性差、单位面积上的切削力较大、刀具易磨损等特性。切削加工时热量主要由刀具传出,切削温度高,粘刀现象严重,刀具粘接磨损及扩散磨损突出。

  新结构盘轴类零件是高精度前轴颈和的复合体,兼容着盘与轴颈的双重功效,这种特殊设计结构提高了航空发动机性能,加大了工艺加工难度,使工艺流程复杂、无损检测种类齐全。新结构盘轴类零件,作为航空发动机制造中难度最大的零件之一,有必要对其工艺性进行分析。

  关键加工难点在于严格的形位公差,如何在加工中得到保证。设计图纸技术条件中:要求控制在0.01内的有3项,控制在0.013内的有2项,控制在0.015内的有4项。因这种薄壁结构容易受各种切削力、喷涂、喷丸等加工过程影响产生变形,必须在工艺安排及加工过程中采取有效的措施防止变形对精度的影响。

  关键加工难点之二是由前轴径大端的幅板内型面与幅板前侧的型面形成的弯状斜深槽的加工,这是以往所未见到的异常加工部位将。这个由盘与轴颈形成的封闭腔,切削中刀具和内腔型面容易产生碰撞、干涉。特别是干涉处理,成为能否加工出完整、准确型腔的重要前提。必须设计特殊形状的非标刀具,进行无人干预模拟仿线 盘轴类零件工艺路线 新结构整体盘轴类零件的简介

  为减少和消除变形对精度的影响,保证整体盘轴类零件极为严格尺寸与形位公差,其工艺路线划分为三个阶段:粗加工阶段,细加工阶段,精加工阶段。

  生产数量较小时,工序不宜分散,宜集中。工序集中有利于高效率的数控机床的安排,很多表面在一个工序中加工,便于保证较高的表面间相互位置的精度。随着车铣复合加工中心设备的引进,为工序的集中提供了广阔的发展空间,一次装夹可完成精车、镗孔、铣槽、插齿等多个工序,这是单一设备所无法达到的。

  3.3 盘轴类零件常规工艺路线)为了保证在毛坯状态及早发现材料缺陷,粗车之前安排了超声波探伤工序,由于超声波探伤的表面粗糙度要求较高,在超声波探伤工序之前安排了车超声波检查面的工序。超声波探伤工序的盲区余量单边径向余量≥4mm, 单边轴向余量≥4mm。

  (2)由于粗车切除的余量较大,切削力、切削热以及内应力重新分布等因素引起的工件的变形就较大,为消除内应力,在粗加工之后安排了消除应力热处理工序。

  (3)为进一步检查材料缺陷,在消除应力热处理工序后,安排了X射线)最终检验之后,安排了涂干膜剂、平衡等工序。

  铣车复合工序尽量安排在零件的精加工阶段,也即零件的最终成形加工阶段。粗加工或半精加工工序安排在常规设备上进行。这样一方面可以规避高端设备资源紧张的情况,另一方面最大化的将车、铣、钻、镗等工艺集中,一次性加工完成工件大部分加工,提高零件加工精度。

  相对与常规工艺69道工序,车铣加工工艺只有50道工序,缩减了19道工序。通过粗车与细车合并,精车集中并与钻铰孔、铣槽等工序合并,工序的集中性显著提高,加工精度与单件加工效率大大提高。

  盘轴类零件的半封闭内腔是盘轴一体件形成的特殊结构,是由实心模锻件加工形成,加工余量大,材料的导热性差,是该件加工的难点和重点,尺寸要求较精密且难以测量,加工中需要选择非标准的合金刀具和机夹刀具进行加工。

  盘轴类零件内腔的粗加工,由于加工余量大,选择刚性和稳定性较好的合金刀具,使用排刀图进行车加工,提供稳定和高效的去除材料的效果,使用较大的切屑参数以提高加工效率,节省加工时间,为零件批量生产确定稳定的加工参数和刀具消耗。

  盘轴类零件的精车内腔加工,选择适用于加工TC17材料的机夹刀具和刀片,刀柄具有较好的刚性和稳定性,刀片具有较好的耐热性和加工稳定性,同时有较好耐磨性,能保证高速加工时达到零件的尺寸要求和质量要求。

  工程机械柴油发动机在售后市场常见故障之一为连杆瓦烧瓦,烧瓦故障严重会导致连杆螺栓松脱,连杆大头将缸体打破,造成严重的质量事故,引起用户极大的抱怨。因此,需要柴油发动机厂家从发动机零件质量、发动机制造过程、用户使用过程等方面进行全面分析,找到问题原因并进行改进以彻底解决问题。按照七步法流程开展问题原因的分析、问题的改进。

  标准的七步法流程为:-step1:识别问题;-step2:识别和排列可能的原因;-step3:采取短期措施;-step4:确定必然原因;-step5:选择和验证解决方案;-step6:实施永久解决方案;-step7:监控、预防再发生。

  2013年12月9日接到用户抱怨,发动机异响,拆解后发现连杆瓦烧瓦,导致活塞做功行程变大,活塞顶到气门发出异响;后陆续接到用户抱怨连杆瓦烧瓦故障。公司成立项目组,开始问题的分析。

  首先按“三真实原则”收集故障详细信息,确认失效零件,故障现场环境信息,故障发生时发动机的运行状态。最终形成的数据统计表包括如下信息:故障日期、发动机出厂日期、整车车型、发动机号、工作小时数、工作工况、经销商、故障描述、现场处理方案、失效件及时效图片等。

  收集好故障基础信息后,从几个维度进行数据统计分析,以确认故障机在某些维度是否有规律。

  故障发生时,发动机的运行小时数都在800 h以上,平均为1 244 h;故障集中发生在华北、西北区域;故障机拆解后,发现故障机内部零件,如活塞、气门、缸套等有明显的高温现象;返回的故障机机油道中残留的机油有较多杂质,且机油非常粘稠。

  发动机内部零件,在发动机内部零件间形成油膜,减少内部零件间的磨损,带走发动机内部零件因高速运动产生的大量热量。

  机油量不足/机油粘度过大导致机油流量小,发动机内部零件间无法建立油膜/无法进行,内部零件间磨损加剧;发动机内部零件产生的热量无法被带走,导致内部零件高温失效;机油油量不足及内部零件的高温,使机油温度升高,机油粘度降低,内部零件间无法建立油膜/无法进行正常的,又会加剧内部零件之间的磨损。

  导致连杆瓦烧瓦的直接原因可能为:连杆瓦烧瓦的直接原因连杆瓦与连杆轴颈之间的机油缺少或机油变质;连杆瓦受到异常应力;连杆瓦材质不合格。

  问题1:发现用户保养机油的时间间隔为500 h,而要求的是250 h时间间隔保养机油,烧瓦故障机的发动机机油已严重缺少或变质;

  问题2:高粉尘区域,发动机进灰严重,经确认原因为用户保养空滤保养方法不当,导致空滤失效。

  进行市场走访、培训、粘贴提醒标示,提醒用户需要250 h时间间隔保养机油,并按正确的方式保养空滤。

  对step2故障树分析识别出的所有可能的原因,一一进行数据统计分析及调查,分析结果证明,与导致此问题的三个直接原因相关的发动机零件(如连杆瓦、连杆、曲轴等)质量、装配过程质量均不存在问题。

  同时,经过大量的故障机数据统计分析证明,工程机械用户,对发动机的保养一直都是按500 h时间间隔进行的,而发动机设计的机油保养周期则为250 h,超过250 h未及时保养机油,正常的机油消耗导致机油量减少,低于下限,进而导致机油变质,机油运动粘度超差。抽查的故障机的机油运动粘度(标准为12.5~16.3 mm^2/s),见表1。

  因为工程机械市场用户对发动机机油保养习惯已固定为按500 h周期保养机油,所以,导致发动机连杆瓦烧瓦的必然原因应该定义为:发动机设计的机油保养周期不适应中国的工程机械市场。

  Step4确认问题的必然原因为发动机设计的机油保养周期不适应中国的工程机械市场。

  Step5根据已确认的必然原因,制定长期解决方案,对影响机油消耗的发动机零件进行设计变更,使发动机的机油保养周期从250 h提升到500 h。

  设计验证:设计变更完成后,在试验场投放了2台搭载了改进后发动机的整车,在用户处投放2台搭载了改进后发动机的整车,进行2 000 h的试验,试验结果证明,发动机机油保养按500 h保养周期,机油质量可保持在合格水平,发动机连杆瓦机其他内部零件正常,未发生连杆瓦烧瓦故障。试验机不同运行小时数下的机油油样的运动粘度数据,见表2。

  每月收集售后反馈的故障信息,对连杆瓦烧瓦故障进行统计,计算故障率,监控改进效果:短期措施及长期措施实施后,连杆瓦烧瓦的故障率下降了70%。

  按七步法流程,分析、调查所有可能的原因,并从设计、制造、使用等各环节收集数据并进行统计分析,最终确认导致问题的必然原因为发动机机油保养问题,根本原因为合资企业发动机在中国工程机械市场的适应性问题。

  该问题最终的解决方案为发动机公司变更产品设计,使发动机能更好地适应中国市场需求。后续在新产品研发过程中,应做好市场调查,避免类似问题的发生。

  汽车零部件再制造的首要环节就是对报废的汽车发动机、变速箱等大部件进行拆解。拆解后的零件经清洗、测量、探伤、筛选后作为毛坯转入再制造下道工序。由于发动机、变速箱内残留的油在常温下粘度较高,附着力强,通过放油口排油自流不净,在拆解过程中不易收集,对操作者、工具、器具、工作场地造成污染。并且残留的油往往已经变质,气味难闻,重金属超标,对操作者的健康和环境污染危害严重。更重要的,不同于传统的汽车零部件大修,再制造的重要特点就是规模化,因此大批量的拆解发动机、变速箱等汽车大部件对工作环境的污染成为汽车零部件再制造必须解决的难题。

  下面以汽车发动机为例就汽车零部件再制造中大部件拆解的污染进行分析并提出对策。

  报废汽车发动机再制造工艺流程中,首先对发动机进行全面的拆解,直接淘汰发动机中的活塞总成、主轴瓦、油封、橡胶管、气缸垫等易损零玩加电竞件。一般这些零件因磨损、老化等原因不可再制造或者没有再制造价值,装配时直接用新品替换。剩下的零件全部进行清洗,对清洗后的零件进行严格的检测判断,将可再利用的完好零件直接用于再制造装配。这类零件主要包括:进气管总成、前后排气岐管、油底壳、正时齿轮室等,其比例达到80%以上。对失效零部件进行再制造加工,这类零件主要包括:缸体总成、连杆总成、曲轴总成、喷油泵总成、缸盖总成等,一般这类零件可再制造率达80%以上。

  针对上面的情况只有首先对待拆解发动机进行整机清洗,将发动机内外清洗后再进行拆解,才能有效杜绝发动机拆解过程中对环境的污染。对待拆解发动机进行整机清洗是本文对再制造中发动机拆解污染治理的主要对策。发动机再制造的工艺流程如图1所示。

  发动机拆解前的整机清洗与拆解后的零件清洗目的是不同。零件清洗主要是为再制造下道工序——零件检验做准备,为了保证检验的可靠性和准确性,对清洗后零件的清洁度要求很高。而整机清洗主要是为了消除发动机拆解过程中的污染源,因此清洁度相对要求不高。

  常用大型机械零部件清洗方法有:浸渍清洗、喷淋清洗、超声波清洗、喷气清洗、刷洗、流液清洗等。根据发动机整机清洗的目的、污染源、发动机的特点以及生产率,发动机外部的清洗经过方案筛选以压力蒸汽吹扫为好。通过压力蒸汽对发动机外部吹扫,蒸汽遇冷态发动机后产生凝结水,在压力蒸汽的吹扫下冲刷油泥等污物,油泥可以从发动机外部剥落,由机械装置排除,不直接进入清洗液中,减少对清洗液的污染。

  发动机内部的清洗,首先拆除油滤,采用重力控油的方法让残留的油自然排出。拆除发动机的所有外附件、汽缸盖、各油道水道丝堵,将发动机放入加热的清洗液中,使清洗液液流快速上下冲洗发动机内部,发动机内部的油受热后在清洗液表面活化剂的作用下由清洗液带出。然后再使用喷淋清洗,发动机水平旋转的同时清洗液对发动机进行高压喷淋。最后经过压缩空气吹水及烘干,发动机整机清洗完成。清洗流程如图2所示。

  如发动机再制造年产能为1万台,单班大约班产35台,可选择往复式单台清洗型式。如果年产能大于3万台单班工作,可选择隧道式托盘节拍推进型清洗机。

  (1)清洗液加热净化系统:包括清洗液储箱、蒸汽加热器、清洗液粗滤、精滤、大流量加压泵、高压喷淋泵、自动提油机、自动提渣机。

  (3)清洗舱:包括舱门闭锁机构、蒸汽喷嘴、喷淋喷嘴、压缩空气喷嘴、液位快速上下进出口。

  (4)切水系统:包括高压风机、风刀、软管、斜坡等。可吹干工件上大部分水。

  (5)油泥机械排出机构:直线)动能供应系统:包括水、电、蒸汽、压缩空气、液压站。

  (7)自动化控制系统:采用PLC控制可实现单机自动化工作,预留各流程节点时间调整窗、清洗液温度自动控制、清洗液液位自动控制。

  清洗液温度控制在70℃-85℃,液位快速上下时开启大流量加压泵,压力可为0.15Mpa,流量可根据清洗舱的容积和液位快速上下冲洗的速度选定。当喷淋时开启高压喷淋泵,压力为0.2-0.35Mpa,压力可调,流量可根据清洗舱内喷嘴的数量选定。

  发动机整机清洗洗净率约为85%,个别死角可能未清洗到,但已不会造成拆解场地的环境污染。

  单台发动机清洗时间约10分钟左右,可根据发动机的大小,清洁程度调整生产节拍。可满足单班年产1万台,三班年产3万台的目标。

  汽车发动机经过整机清洗后,在拆解的过程中内部还会有少量清洗液被带出,因此要在拆解的前道工位设置清洗液收集装置,防止乱流。

  将该方案应用在汽车发动机再制造生产工艺中,经一年的使用,对比之前的情况,有效杜绝了油等污染物在发动机拆解过程中对环境的污染,有效改善了操作者的劳动条件,经过使用,获得较好的效果。可以推广到内部有油的箱型设备再制造拆解工序,如:汽车变速箱、汽车前后桥、减速器、空压机等大部件批量化拆解中。

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  随着我国科学技术的快速发展,目前我国航空发动机制造技术已经成为综合国力和科技水平的重要标志之一,为了不断提高发动机制造技术,近年来发动机的性能和结构也在不断的提高和改进,其中航空发动机机匣结构也越来越先进,也越来越复杂。航空发动机机匣类零件类常用的主要是钛合金、高温合金、不锈钢以及硬质合金、复合材料等,加工难度非常大。航空发动机机匣类零件空间曲面形状复杂,其中机匣零件结构特点为中空外环形面,外环形面一般分布有条数不等的环形凸缘,机匣表面分布有形状各不相同凸台等。由于机匣毛坯是自锻件,加工余量很大,而且零件材料切削难度大,表面质量精度高,要求没有裂纹、铸层等冶金缺陷,所以进一步增加零件的加工难度。在机匣类零件加工的过程中,为了保证尺寸加工精度和零件表面加工质量,同时也进一步为了防止零件加工后变形,所以在数控程序编制中应综合考虑,以提高加工质量。

  某航空发动机机匣零件其最大直径为Φ678mm,零件壁厚1.7mm,其材料为钛合金,毛坯为锻造圆环,其从毛坯加工到机匣成品约需要去除80%以上的加工余量,由于发动机机匣外型面无横向加强筋,所以加工后容易发生变形,通过对机匣加工工序和走刀路径进行优化,使用UG编程软件编制循环程序控制工件变形,以期提高加工质量和效率。

  在航空发动机机匣类零件加工中,数控加工工序的选择是影响加工质量的最大的环节,也是提高加工率效的重要的步骤,也是加工耗时最长、技术难度最大的一个环节。一般情况下,机匣加工中大多数金属去除量都是采用数控手段去除。机匣类零件加工方案的确定一般由设计图纸的工艺分析和工序划分组成,零件结构设计应有较好的工艺性,应该注意零件各个加工部位结构是否符合数控加工、便于数控加工,另外还应该注意零件尺寸精度是否符合加工要求,尺寸是否充足或者是否存在封闭尺寸。

  通过分析机匣结构及其特点,对工件车削加工和铣削加工走刀的方式进行工艺设计,其走刀路线主要采用刀路相对走刀和区域对称加工走刀方式,以能够控制工件变形。其中铣加工主要采用分区域对称铣削加工,而车加工决定采用相对走刀方式,以消除工件应力,对工件变形起到抑制的作用。

  车加工机匣内斜面的走刀路线主要设计了两种方式,一种是传统的,一种是经过优化设计的,对比效果如图1所示。图中顺序号为加工顺序,箭头表示刀具切削方向。图(a)所示为传统加工方式车削图,图中内圆斜面主要采用一把刀具将整个斜面加工完成,所以其在加工的过程中主要采用一个方向的走刀路径,这种方式编程特点是简单,但是在加工过程中一直受到一个方向的切削力,且在每一层切削中都会形成最长的薄壁,所以切削力很容易引起工件的变形。而优化改进后的加工方式主要采用从下到上和从上到下相对走刀的方式进行加工斜面,两个刀路对向加工,切削层深交错叠进,保证每一次切削都处在机匣壁较短、较厚,刚性较好的状态中,这种加工方式能够有效的抵消切削力,减小零件变形。

  一般地,铣削加工传统的铣削方式主要采用周向顺次铣削方式,其主要从0°到360°顺铣削,加工区域顺序及切削走刀路线,而优化后的铣削方式为分区域对称铣削,即将工件外形面根据其几何特征分为不同的区域,在加工的过程中,首先进行加工0°到45°的区域,然后在对称铣削180°到225°的区域,然后接着铣削加工45°到90°和315°到360°的区域。这种优化的区域对称铣削方式可以使零件各向均匀变形,能够更好的控制零件的表面余量和型面精度。

  在航空发动机机匣零件加工中,传统车削加工的程序编制为轮廓程序,其加工现场主要由工人凭着经验自主进行加工,在加工的过程中,由于不同工人加工切削参数不一致,所以质量不稳定,另外由于人为干预,容易造成在数控加工中补刀错误,进而导致工件报废。为了有效避免上述问题,本例采用UG软件编制循环程序,通过调整加工程序和切削参数等信息,并在程序中自动设置好分层的切屑轨迹,即可不需要进行人工调整,就能够实现自动加工,同时还能够有效减少工人让刀次数,进而达到降低加工风险和提高加工质量的目的。下图为循环程序的UG设置界面。

  其中调整前后的程序轨迹对比图如下图4所示,其中加工顺序为图中序号所示,而切削方向用箭头表示。由图4所示:传统的车加工方式首先将①的外圆和端面全部的余量加工完成之后,再进行加工②③的止口和斜面的余量,而优化改进后的车加工方式主要采用分层切削的方式进行加工:首先按照图中所示的①到⑧的加工顺序将工件上的端面、外圆以及止口和斜面等表面均匀的加工一层,然后再按照⑨~⑩的顺序加工第二层,整个加工过程都采用相对走刀的方式进行加工,其中粗加工和半精加工主要采用分层切削,同时还保证其加工深度在2mm以下,每一层全部切削完成之后,再开始切削第二层,逐层递进,直到整个工件加工完成。这种加工方式不仅能够将工件内部应力均匀释放,而且还能够有效减少扭曲变形,提高工件加工质量。

  通过在机匣零件加工中对走刀路径进行优化改进以及运用循环程序,不仅能够有效减少零件加工中人为操作造成的错误,而且实现了自动加工和提高生产效率,另外通过对数控程序路径进行优化,也能够有效控制工件变形,提高加工质量,值得推广应用。

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