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青海二機專項成果展示資料
發布時間: 2020-11-13 11:42:01 被閱覽數: 2149 次 來源: 騰龍公司客服-173O883O666

一、項目基本情況

青海第二機床制造有限責任公司承擔了數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直裝備及其關鍵技術(“國家高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項2011ZX4002-021)課題,總目標是研制開發具有自主知識產權的技術先進的適合轎車發動機曲軸的數控曲軸圓角滾壓與滾壓校直設備和相關輔助設備與工具,并在用戶生產實現應用。開展曲軸頸圓角滾壓強化機理研究和圓角滾壓強化工藝試驗,進行曲軸滾壓變形規律及校直工藝過程的研究。改變我國高檔數控曲軸軸頸圓角滾壓設備需要進口的現狀。該課題以青海第二機床有限責任公司為牽頭承擔單位,武漢理工大學為參與承擔單位,并由東風汽車工藝研究所專家馮美斌先生形成“產、學、研”結合的高水平研究開發團隊,共同開展本課題整體方案的制定和協同攻關,確保課題技術路線的科學制定和目標的圓滿完成。

 

二、新技術應用情況

(1)曲軸滾壓校直技術(校直理論與模型、數據結構)。

(2)開發具有自學功能的智能專家系統。

(3)精密定位和在線精密測量。

(4)計算機實時控制和多通路壓力控制液壓伺服系統;

三、主要突破

設計制造出新一代數控曲軸圓角滾壓機床,主要研究內容:

(1)滾壓工藝參數與曲軸強度的關系研究

(2)曲軸滾壓參數與滾壓變形規律研究及校直工藝過程研究

同時解決了曲軸圓角滾壓過程中以下問題:

(1)滾壓過程中滾壓輪變壓力進行滾壓。

(2)對滾壓后曲軸伸長及曲軸彎曲變形進行有效控制。

(3)規范控制系統抗干擾能力差的問題。

四、產品性能與水平分析

機床一次裝夾可實現曲軸所有主軸頸、連桿頸上的沉割槽圓角滾壓、在線測量、滾壓校直的自動加工全過程,工作效率高,勞動強度低,調整方便,機床采用懸掛式九鉗結構系國內外首創,突破了導軌式曲軸圓角滾壓機床目前只設置5個滾壓鉗的局限。

項目已達到國內同類機床技術領先水平,填補了國內空白。

五、推廣及服務舉措

數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直機床(廠內產品型號QH2-042,產品名稱:數控曲軸圓角滾壓機床)已經于2012年8月研制完成,并根據與四川宜賓普什汽車零部件有限公司簽訂的合同交付用戶,在用戶處得到示范應用。

六、合作方、知識產權情況

課題的合作方為武漢理工大學。

目前課題已形成以下標準、專利及科技論文。

1、標準

數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直裝備

包括:(1)術語

(2)數控曲軸軸頸圓角滾壓與校直機床 技術條件

(3)數控曲軸軸頸圓角滾壓與校直機床 精度檢驗

(4)數控曲軸車床 技術條件

(5)數控曲軸車床 精度檢驗

2、專利

(1)發明專利: 曲軸圓角滾壓機床的滾壓頭

(2)實用新型專利:一種多柱塞加壓油缸

3、科技論文

(1)數控曲軸圓角滾壓機床的設計

七、專項對企業技術的影響以及成果在用戶單位的應用情況

近年來,我國的汽車制造行業的不斷發展,引進、消化、吸收國外的先進技術,行業的整體水平有了長足的進步。但是,雖然國內汽車行業花費大量資金從國外引進了先進的制造設備,但部分技術被國外廠家封鎖,致使很多設備只應用于少數型號的曲軸加工。多數企業無力支付高昂的進口設備和轉讓技術費用。

曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設備及其關鍵技術正是幾項被國外控制的先進制造設備和先進制造技術之一。曲軸是內燃機的關鍵零件之一,其質量好壞直接影響內燃機的工作性能和運行安全性。由于曲軸在高轉速下工作,承受交變載荷,工作情況惡劣。因此,必須對曲軸軸頸圓角進行強化處理,以增強曲軸在高轉速工況和交變載荷作用下的抗疲勞損傷能力,提高其可靠性和使用壽命。目前,國內外對曲軸強化處理的工藝主要有:氮化、噴丸、感應淬火、圓角滾壓、復合強化等。研究和實驗表明:與其他強化處理工藝相比,圓角滾壓處理可顯著提高曲軸的耐疲勞性,可使球鐵曲軸的壽命提高120%-300%、鋼曲軸的壽命提高70%-150%。另一方面,圓角滾壓工藝還具有生產效率高和節能、節約成本、環保的特性。在國外,對曲軸強化處理幾乎全部采用圓角滾壓工藝,這已成為曲軸生產企業提高曲軸性能和市場競爭力的重要手段。

在國內,發動機曲軸圓角滾壓與滾壓校直高檔機床目前全靠進口,單臺進口價格在120萬美元左右。這極大的制約了我國發動機曲軸圓角滾壓處理工藝的推廣應用。數控曲軸圓角滾壓校直機床的開發與推廣應用可為我國汽車工業和內燃機行業帶來可觀的經濟效益與社會效益。同時,該項目的實施對提高我國機床行業制造裝備的自主研發能力和生產能力都有著重大意義。

本機床是針對汽車發動機曲軸容易產生疲勞斷裂失效的問題,開展曲軸頸圓角滾壓工藝技術的研究,并在此基礎上研制開發具有自主知識產權的數控曲軸軸頸圓角滾壓機床,解決曲軸的殘余壓應力等問題,并在用戶生產中實現應用。

該課題總體目標為研制開發具有自主知識產權的技術先進的適合轎車發動機曲軸的數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設備和相關輔助設備與工具,并在用戶生產中實現應用,填補國內空白。開展曲軸頸圓角滾壓強化機理研究和圓角滾壓強化工藝試驗,進行曲軸滾壓變形規律及校直工藝過程的研究。改變我國高檔數控曲軸軸頸圓角滾壓設備需要進口的現狀。本課題完全遵照重大專項的指導思想進行研究,以自主創新和集成創新相結合的方式加快掌握核心技術,加速產品研究開發進程,盡快實現產品應用及產業化發展。

通過課題的實施,青海第二機床制造有限責任公司形成高水平曲軸軸頸圓角滾壓工藝技術及裝備的研究開發團隊。以本課題的研究為契機,開展數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設備所急需的相關關鍵技術的研究,解決數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設備開發過程中若干重大技術問題,形成一套完整的數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設備的技術開發路線和關鍵技術研究成果,為數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設備開發提供技術支撐。

我公司技術中心具有較高研發水平,技術中心也被評為“省級技術中心”。該項目課題的實施形成了專業研發數控曲軸軸頸圓角滾壓工藝研發以及裝備研究的研發隊伍,形成一套完整的曲軸類專用機床研發體系,充分帶動了企業技術研發水平并且強化了我公司技術中心的技術力量,培養了8-10名機械類專業設計人才。開展相關關鍵技術研究,建立相關的工藝技術規范與標準,并形成以“產、學、研”結合的高水平專業機床的研究開發團隊。

本課題的成功實施,不僅可以為汽車發動機行業提供數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設備,滿足相關發動機曲軸的批量產業化需求,而且將在相關重大關鍵技術領域取得一批成果,促進曲軸強化裝備的設計與制造水平,進而提升相關產品的技術水平、精度穩定性、可靠性,增強市場競爭能力。

課題合作單位武漢理工大學,將在本課題中承擔理論部分和實驗部分的任務,其學術力量雄厚。汽車零部件及裝備設計制造、性能測試、機電系統檢測與控制等多個方向形成了鮮明的特色和優勢,尤其在曲軸圓角滾壓工藝與裝備、滾壓校直、曲軸復合車削加工基礎理論,以及機床運行狀態在線檢測和控制等關鍵技術方面,開展了長期的研究,積累了豐富的經驗和成果,并承諾為本課題的研究提有力的技術支持。青海第二機床制造有限責任公司與武漢理工大學商定,本課題實施后形成的科技資源和技術成果,為雙方共同的知識產權。此課題成功后,產生的市場效益和經濟效益,由雙方屆時另行商定。

八、課題解決的重大問題

(1)設計并研制適合轎車發動機曲軸的數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直機床:完成該設備的軟、硬件設計,專用數控系統和專用液壓伺服系統的開發試驗,樣機的機械零部件的加工、裝配、調試,開發適合轎車發動機曲軸的數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設備,接近或達到國際先進水平,并形成示范應用。

(2)設計并研制相關輔助設備:完成與數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直設備相關的輔助設備的設計和制造,主要包括用于加工曲軸軸頸與沉割槽的機床,為保證數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直機床的普及應用提供可靠保證。

(3)曲軸圓角滾壓強化機理研究與曲軸圓角滾壓及滾壓校直工藝過程研究:在已有的成果的基礎上,進一步通過對曲軸疲勞斷裂的原因分析,研究滾壓技術對增強曲軸軸頸圓角硬度,在曲軸軸頸圓角處預加壓應力以抵消曲軸工作時軸頸過渡處的部分拉應力,提高曲軸疲勞壽命的理論基礎和原理;研究曲軸材料、曲軸結構、曲軸滾壓工藝過程和工藝參數與曲軸變形規律之間的關系,為提高滾壓和校直的正確性和工作效率,為開發出技術先進的曲軸滾壓專用數控系統和專用液壓伺服系統提供理論依據。

(4)曲軸圓角滾壓強化工藝試驗:通過對曲軸圓角滾壓不同工藝過程和不同工藝類型的分析,進行不同曲軸圓角滾壓工藝參數對疲勞強度影響的工藝試驗,優化工藝參數,并對樣機加工的試件進行全面的工藝試驗,為數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直機床的優化和改進提供試驗數據。

(5)開展曲軸滾壓技術規范或技術標準研究,提出曲軸圓角滾壓質量標準及評定方法:針對曲軸頸圓角滾壓,提出適合國產曲軸的曲軸頸圓角滾壓的技術規范、標準和工藝規范,制定出曲軸圓角滾壓圓角的檢驗和評定規范及質量標準。針對數控曲軸軸頸圓角滾壓與滾壓校直機床和相關輔助設備制定出相應標準與加工、裝配制造工藝規范。

目前,該項目樣機已經研制成功,發至用戶試用,得到用戶一致好評,在用戶處得到示范應用。同時,該機床也將繼續進行相關測試,從而在加工精度以及穩定性等方面達到更高水平。

 


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