邱文亮

　　摘 要

　　因内燃机车气缸盖结构复杂,精度要求高,加工难度大,长期以来一直是国内外内燃机制造行业研究的重点,难点,戚墅堰机车车辆厂(以下简称戚厂)研制开发的16V280系列气缸盖,是国内目前体积{zd0},精度{zg}的铁路内燃机车用气缸盖.本论文结合中国南方机车车辆集团公司实施提升国内大功率内燃机车气缸盖制造水平项目.针对其多品种小批量的生产模式,紧紧围绕优质,高产,低消耗,三个方面的指标,对其关键孔加工工艺及参数优化进行了深入分析和研究.

　　论文一方面通过对气缸盖关键孔在加工中心上的加工质量分析,根据卧式加工中心的特点, 研究了在加工中心上常见的镗削时的切削振动深孔拉毛及高同轴孔加工等问题.通过对加工中心镗削时产生切削振动的机理分析,制订了xx切削振动的具体对策,提出了解决切削振动的基本原则:通过正交试验设计对刀具几何参数进行了优选,并得出了几何参数选择的几个要点 通过滚压工艺改进解决了深孔拉毛现象,为加工中心上高精度孔提供了一种有效的加工方法. 在此基础上,对影响关键孔同轴度的质量因素进行了剖析,对工艺进行了优化.同时结合气缸盖高同轴孔的要求,深入分析了短圆柱远距离孔的同轴度测量误差,并探讨了该类形位公差标注的一致性与测量的等效性原则,减少了检测结果的失真.从而在现有条件下,满足了产品质量要求,为大功率气缸盖的生产,检测和研制提供了保证.实践证明,它为加工中心上切削振动的xx及深长孔,高同轴孔的加工及检测提供了切合实际的理论基础.

　　另一方面,论文针对目前铁路机车行业,在用加工中心对如气缸盖这类复杂零件进行加工时,普遍对数控加工切削参数的选择研究不足随意性大,大多存在加工效率低,制造成本高的问题.根据加工中心的特点,基于实际加工中工件,刀具,机床的约束条件,建立了加工中心气缸盖导管孔镗削加工切削参数优化模型,并针对所建模型的非线性问题,采用一种模拟生物进化的优化算法-----遗传算法对切削参数优化模型进行参数寻优.同时采用VB程序语言进行编程,建立加工中心切削参数优化程序及人机对话界面.为验证所建模型及算法的实用性,本文对280气缸盖导管孔镗削加工进行了试验验证和修正.结果表明:和通过查手册选择的经验参数相比,以{zd0}生产率为目标的优化参数进行加工,能有效缩短加工时间和降低生产成本.实践表明,本文所建立的加工中心切削参数优化模型以及采用的优化算法,进行寻优具有实用性能够提高生产效率,为加工中心切削参数的合理选择提供了理论依据.

　　关键词

　　气缸盖 加工中心 切削振动 同轴度 参数优化 遗传算法

　　{dy}章 绪 论

　　1.1 课题的来源

　　气缸盖处在内燃机的心脏是内燃机的核心部件它在气缸体上部封闭燃烧室并与活塞顶部一起形成燃烧室.缸盖体上一般铸有冷却水腔.道等.其上有安装燃油系统及配气机构的座孔.构复杂,繁多是气缸盖加工的特点,其是其阀座孔与导管孔的加工,其尺寸精度和形位公差要求严格,期以来都是国内外内燃机制造行业研究的重点,难点.随着内燃机(发动机)技术的飞速发展 现代气缸盖的结构也越来越复杂,而且先进的内燃机越来越多地倾向于采用多气门机构,这使得气缸盖加工变得越来越困难.

　　铁路机车运输事业的不断发展,对铁路机车的性能也提出了更高要求.戚墅堰机车车辆厂 (以下简称戚厂)研制开发的16V280系列大功率柴油机是国内目前功率{zd0},技术{zxj}的铁路内燃机车用柴油机,其标准功率为4705KW{zd0}功率达5175KW因它能较好的适应铁路运输安全,高速,重载的跨跃式发展需求,市场前景广阔16V280A/B型气缸盖是该系列柴油机的关键部件,见图1-1.其中16V280B型气缸盖是戚厂与奥地利AVL公司合作研制的一种新型气缸盖 也是国内体积{zd0}精度{zg}的铁路内燃机车用气缸盖.该系列气缸盖属四气门机构(二排二进)是典型的箱形结构,它孔系繁,深孔多,精度高,其生产制造是长期制约大功率内燃机车发展的瓶颈.为解决这一难题,中国南方机车车辆集团公司在戚厂投入二千万元实施提升国内大功率内燃机车气缸盖制造水平项目,以解决16V280系列气缸盖的加工关键.本课题就是结合此项目 紧紧围绕,优质,高产,低消耗,(即质量 生产率 经济性)三个方面的指标,对大功率气缸盖加工过程进行分析,比较,优化对其关键孔加工工艺,检测及参数优化进行深入研究和探讨,结合实际 在确保产品质量的前提下,以{zd1}成本达到设计要求.