（机械制造及其自动化专业论文）金刚石平台网纹珩磨工艺试验研究.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 随着国家对环保的日益重视，内燃机行业对发动机的排放要求越来越严。 特别是我国加入w t o 以来，内燃机行业与国际接轨的步伐明显加快，对降低 内燃机排放和提高整机性能的要求非常迫切。气缸套作为柴油机中燃烧室的重 要组成部分，其加工精度、形状误差及微观几何形状对整个燃烧系统的影响越 来越引起了人们的重视。 传统的改善缸套性能的方法一般采取改进材质、激光淬火、镀铬、提高加 工精度、降低表面粗糙度等多种措施，目前，这些方法已经接近了极限。近几 年，出现了几种新的加工工艺。如松孔镀铬( 或裂纹铬) 、自激振动加工、激光 珩磨、冲击加工微坑、平台珩磨等。这些方法有的成本太高，有的尚处在探索 中，在国内应用很少。而平台珩磨工艺是在原有的普通珩磨工艺的基础上发展 起来的，原有的设备经过改造即可用于平台珩磨，成本低，见效快，因而发展 非常迅速。特别是近十年来，随着加工技术的不断进步和磨具磨料行业的不断 发展，平台珩磨工艺采用的砂条也逐渐由碳化硅向金刚石过渡，金刚石平台网 纹珩磨工艺正在成为发展趋势。国际上这项新技术在内燃机气缸套的加工中得 到了较广泛的应用，国内在这方面的研究和应用也方兴未艾，不少国内知名的 内燃机生产厂家已经应用。采用金刚石平台珩磨工艺加工气缸套具有很高的质 量和生产效率，对提高内燃机寿命、降低机油耗、排放达标的作用逐渐被人们 所认识。因此具有非常广阔的发展前景。可以预见，未来的几年将是金刚石平 台网纹珩磨工艺得到迅速推广应用的一个重要时期。 本文就金刚石平台网纹珩磨工艺的发展、试验方法的选择和试验数据的分 析进行了论述。全面介绍了内燃机气缸套的磨损机理、气缸套的加工工艺、金 刚石平台网纹珩磨工艺、珩磨试验数据的分析并对这种新工艺进行了展望。 本文重点论述了金刚石平台网纹珩磨工艺的试验过程和方法，通过试验对 这种新工艺所采用的设备、珩磨参数、砂条的选择及珩磨中易出现的问题进行 了深入的探讨，对试验中获得的大量的试验数据进行了科学的分析，给出了珩 磨的较佳参数。 论文中，还论述了应用时要注意的一些问题和解决方案。由于金刚石平台 山东大学硕士学位论文 网纹珩磨工艺是一种新技术，对许多问题的认识还需要进一步探索，许多方面 还有待改进。论文最后，对金刚石平台网纹珩磨工艺的发展前景进行了展望。 关键词内燃机；气缸套；排放；平台珩磨；金刚石 i i 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h es o c i e t y , t h eg o v e r n m e n t p a y sm o r ea t t e n t i o nt ot h e e n v i r o n m e n t p r o t e c t i o n s ot h ee m i s s i o nc o n t r o l r e g u l a t i o n s f o rt h e i n t e m a l c o m b u s t i o ne n g i n ei n d u s t r yi sb e c o m i n gs t r i c t e ra n ds t r i c t e r , e s p e c i a l l y , t h e m a r c hm e r g e di n t ot h ei n t e r n a t i o n a lh a sb e c o m em o r e r a p i d l y s i n c ec h i n a j o i n e di n t o w t o ，a n dt h er e q u e s tf o rr e d u c i n gt h ee m i s s i o na n di m p r o v i n gt h ep e r f o r m a n c eo f t h ee n g i n eh a sb e c o m em o r eu r g e n t a sac r u c i a l c o m p o n e n to ft h ec o m b u s t i o n c h a m b e ri nt h ee n g i n e ，t h ec y l i n d e rl i n e r , e s p e c i a l l y , i t sm a c h i n i n gp r e c i s i o n ，i t s m i c r o c o s m i cf i g u r ee t c h a sav i t a li n f l u e n c eo nt h ep e r f o r m a n c eo f t h e e n g i n e t h et r a d i t i o n a lm e t h o d st oi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo ft h ee n g i d eh a v es e v e r a l w a y si n c l u d i n gi m p r o v i n g t h em a t e r i a l ，l a s e rq u e n c h ，c h r o m e p l a t e ，i m p r o v i n g t h e m a c h i n i n gp r e c i s i o na n dr e d u c i n g t h er o u g h n e s se t c f o rt h em o m e n t ，t h o s em e a s u r e s h a v ea p p r o a c h e dt h e i rl i m i t r e c e n t l ys e v e r a ln e wt e c h n o l o g i e sa p p e a r , i n c l u d i n g c h r o m ep l a t i n gw i t hc r a z e ，l a s e rh o n i n g ，m a t c h i n gw i t hs e l f - o s c i l l a t i o n ，m i c r o p i t m a t c h i n gw i t hv i b r a t ei m p a c ta n dp l a t e a uh o n i n ge t c m o s to ft h o s em e t h o d sa r e a p p l i e dr a r e l y i nc h i n ab e c a u s es o m ea r e e x p e n s i v e ，a n d t h eo t h e ra r e b e i n g i n v e s t i g a t e d b u tt h ep l a t e a uh o n i n g ，w h i c hi s ap r o c e s so fh o n i n gi nw h i c hw e r e m o v et h ep e a k sa n dr e t a i nt h ev a l l e y s ，w h e r e b yo i lr e t e n t i o ni si m p r o v e d ，h a sb e e n a p p l i e dr a p i d l yr e c e n t l y , b e c a u s e t h i s p r o c e s s i s d e v e l o p e df r o mt h e t r a d i t i o n a l h o n i n g t h es i n g l ee x p a n s i o n - h o n i n gm a c h i n eu s e df o rt r a d i t i o n a lh o n i n gc a nb e a p p l i e df o rt h en e wp r o c e s st h r o u g hc h a n g e d o v e rt h e mt od o u b l ee x p a n s i o nh o n i n g m a c h i n e e s p e c i a l l y , w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h em a c h i n i n gt e c h n o l o g ya n dt h e g r e a tp r o g r e s si nt h eg r i n d e ri n d u s t r y , t h ew h e t s t o n e m a t e r i a lu s e df o rp l a t e a uh o n i n g h a sb e e nc h a n g e df r o ms i ct od i a m o n d t h ep r o c e s so ft h ed i a m o n dp l a t e a uh o n i n g h a sb e c o m i n gt h ed i r e c t i o n t h en e wp r o c e s sh a sb e e na p p l i e dw i d e l yf o rm a c h i n i n g t h ec y l i n d e rl i n e ri nt h ei n t e r n a t i o n a l ，a n dt h ei n v e s t i g a t i o nf o rt h en e wt e c h n o l o g yi s b e i n gi nt h ea s c e n d a n t s e v e r a lf a m o u sf a c t o r i e si nt h ei n t e m a l - c o m b u s t i o ne n g i n e i i i 山东大学硕士学位论文 i n d u s t r yh a v ea p p l i e dt h i sn e wm e t h o d t h ec y l i n d e rl i n e r sm a c h i n e dw i t ht h en e w p r o c e s sh a v ef i n eq u a l i t ya n dh i 曲p r o d u c t i v i t y , w h i c hc a ni m p r o v et h em a c h i n e s l i f e ，r e d u c ei t sc u b el u b r i c a t i o nc o n s u m p t i o na n dr e d u c et h ee m i s s i o n s oi th a sa s u n s h i n i n gf u t u r e p r e d i c t a b l y , t h er e c e n t l yy e a r sw i l lb ea i ri m p o r t a n tp e r i o df o rt h e d i a m o n d p l a t e a uh o n i n gp r o c e s si sa p p l i e dp o p u l a r i z e t h i sa r t i c l ei sas u m m a r ya b o u tt h ed e v e l o p m e n to f t h ed i a m o n d p l a t e a uh o n i n g ， t h ee x p e r i m e n tm e t h o d t h ea r t i c l ei sd w i d e di n t o6c h a p t e r s ，i n c l u d i n gt h eo v e r v i e w , t h ew e a l p r i n c i p l eo ft h ec y l i n d e rl i n e r , t h em a c h i n i n gt e c h n o l o g yo ft h el i n e r , s u m m a r i z eo ft h ed i a m o n dp l a t e a uh o n i n gp r o c e s s ，t h ea n a l y s i so ft h ee x p e r i m e n t d a t aa n dt h e0 u t l o o k e t c o n eo ft h ee m p h a s e si nt h ea r t i c l ei st h ee x p e r i m e n to ft h en e wh o n i n gp r o c e s s a n dt h ea n a l y s i so ft h ee x p e r i m e n td a t a i nt h i sc h a p t e ri ti sp r e s e n t e dt h em a c h i n e r y s e l e c t i o n ，t e c h n o l o g yp a r a m e t e r , t h ew h e t s t o n es e l e c t i o n f i n a l l y , a c h i e v et h ef i n e r p a r a m e t e rt h r o u 曲t h ee x p e r i m e n t a n dt h ea n a l y s i s b e c a u s et h ed i a m o n d p l a t e a uh o n i n gp r o c e s s i san e w t e c h n i q u e ，t h e r ea l em a n y a s p e c t s t i l lr e m a i nt oi m p r o v ea n dm a n y p r o b l e m t h a tw ec a n td e a lw i t hw e l l s oi ti s p r e s e n t e d t h ep r o b l e mi nt h ea p p l i c a t i o no ft h en e w p r o c e s sa n dg i v e ss o m e m e a n si n d e a lw i t ht h e s e p r o b l e m s i n t h ee n do ft h ea r t i c l ei tg i v e st h ee x p e c t a t i o no ft h en e w t e c h n i q u e k e yw o r d s i n t e r n a l - c o m b u s t i o ne n g i n e ；c y l i n d e rl i n e r ；e m i s s i o n ；p l a t e a uh o n i n g ； d i a m o n d 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名遵盟 i 日期：丝! 乏! ! 呈 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人 授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：邂导师签名：斑曰期：丝! 堡复：! 夕 山东大学硕士学位论文 1 1 前言 第1 章绪论 随着人类社会的发展，环境一作为人类生存必不可少的重要因素之一， 越来越受到各国政府和国际社会的关注。当前，各种机动车辆的尾气排放成 为生态环境恶化的一个重要污染源。特别在我国，各类车辆拥有量正以惊人 的速度在不断增长。对环境造成了很大的影响。如何降低尾气排放、减少环 境污染成为全世界共同关注的课题。 我国加入w t o 以来，内燃机行业与国际接轨的步伐明显加快，对降低内 燃机排放和提高整机性能的要求非常迫切。我国政府对此非常重视，出台了 一系列的排放法规政策，促使发动机生产企业不断进行技术创新，努力降低 排放和提高整机性能。涡流增压、增压中冷、高压共轨等先进技术不断得到 应用，排放指标有了很大提高。部分企业的某些机型的排放指标已经达到了 欧i i 标准，正在向欧i 标准迈进。 影响有害物质排放的因素很多，如发动机的燃烧模式、设计方案、燃油 类型和质量、驾驶条件等等。直接或间接源于发动机中用于润滑运动部件的 润滑油的污染物排放，也是一个不可忽视的因素。其中关键在于燃烧室本身。 发动机燃烧冲程中润滑油的燃烧，导致了焦油物的释放。另外，燃烧室中的 高温能够蒸发润滑油中的挥发性元素，如由苯精释放出的h c ，会使系统有害 物质排放超标。 在发动机的工作过程中，各运动副之间需要进行润滑。对于燃烧室而言， 尤其对新发动机而言，润滑油主要通过下面的活塞、活塞环和气缸套内壁之 间的间隙进入。小部分可从上面不严密的气门导套进入，这些进入的润滑油 一方面可使活塞环在气缸套内表面滑动顺畅，防止金属与金属的直接接触， 从而减少磨损，同时避免拉缸现象的发生，提高发动机寿命。因此，适量的 润滑油是非常必要的。但另一方面，如果进入燃烧室的润滑油过多，燃烧室 的高温高压将使润滑油得到燃烧，从而引起排放超标。因此，燃烧室存在的 润滑油对发动机的废物排放起着非常重要的作用。问题的关键就是使缸套一 山东大学硕士学位论文 活塞环这一对摩擦副之间在满足必要的润滑的前提下，尽可能地减少润滑油 的含量。这就对气缸套和活塞环的性能提出了很高的要求。由于气缸套的内 表面远远大干活塞环的内表面，因此，气缸套内表面的加工质量就显得尤为 重要。 传统的改善缸套性能的方法一般采取改进材质、激光淬火、镀铬、提高 加工精度、降低表面粗糙度等多种措施，目前，这些方法已经接近了极限。 要想进一步提高缸套性能，必须采用新的加工方法，使其工作表面生成储油 结构，以储存润滑油，确保缸套和活塞运动副的寿命。 根据国内外的最新研究进展，新的缸套加工方法可分为五种，即：松孔 镀铬( 或裂纹铬) 、自激振动加工、激光珩磨、冲击加工微坑、平台珩磨等 方法。 冲击加工微坑方法、激光珩磨、平台珩磨方法是形成缸套工作表面储油 结构的理想方法，但是，由于激光珩磨设备昂贵，冲击加工微坑方法尚处于 摸索状态中。因此以上两种加工方法在国内应用很少。而平台珩磨工艺是在 原有的普通珩磨工艺的基础上发展起来的，随着加工技术的不断进步和磨具 磨料行业的不断发展，平台珩磨工艺采用的砂条也逐渐由碳化硅向金刚石过 渡，采用金刚石平台珩磨工艺加工气缸套具有很高的质量和生产效率，对提 高内燃机寿命、降低机油耗、排放达标的作用逐渐被人们所认识。 1 2 国内发展现状 2 0 世纪8 0 末年代，平台网纹珩磨工艺在我国得到了应用，并发布了相 关的专业标准z bj 9 20 1 l 一8 9 内燃机气缸套平台珩磨网纹技术规范及检测 方法。但当时平台网纹珩磨所用的油石一般采用碳化硅油石。珩磨效率低、 质量差。目前在国内还在广泛应用。其t p ( 支承长度率) 曲线如图卜1 所示 山东大学硕士学位论文 所示 c ( u m ) 图l - 1 t p 曲线分布范围 t p ( ) 按照以上标准，优质的和合格的平台珩磨网纹轮廓曲线如图卜2 、图卜3 li 。i llillil1 f 1 i v w m 7 i r 刈几腓 ，t 1f 。 i 引j 1 lv |vvl ll r i 1lli il1li 图卜2优质的平台珩磨网纹轮廓曲线图卜3 合格的平台珩磨网纹轮廓曲线 ( 5 0 0 0 1 0 0 )( 5 0 0 0 1 0 0 ) 我们可以把上图和精镗后的轮廓曲线( 见表l 一1 ) 对比一下。 表1 - 1 各种轮廓曲线对比 精镗后r a l 6 的轮廓曲线 n 帆吣m 脚f 精镗后r a 2 5 的轮廓曲线 1 附哪帆删蝴 普通珩磨网纹( r a 0 7 左右) 我们知道，精镗后r a l 6 的h a _ t _ 表面无论是手感还是肉眼来看都非常光 滑，但从微观上来看，存在着大量的波峰和波谷，它们的高度基本相同，看 不出任何平台的样子。普通珩磨网纹稍微具备了平台的样子，但从总的效果 山东大学硕士学位论文 来看，其平台并不明显，因而对机油耗的降低和整机性能的提高并不明显。 1 3 国外发展现状 国际上，平台网纹珩磨工艺在上世纪八十年代开始应用，经过二十多年 的发展，该工艺在国外得到了比较广泛的应用，随着机床工具和磨具磨料行 业的发展，对它的研究也越来越深入。有关的技术规范和参数也越来越严格， 对柴油机性能的提高起到了重要的作用。目前，在国际上主要有以下几个标 准。如欧洲各国广泛采用的d i ne ni s o 标准；日本的j i s 标准和奥地利a v l 公司标准等。 国际标准在技术规范上明显高于国家标准。下表2 为采用公司标准珩磨 后的轮廓曲线。 表卜2a v l 公司标准珩磨后的轮廓曲线 平台网纹珩磨后r a o 5 的轮廓曲线 ( a v l 标准) 平台网纹珩磨后r a o 8 的轮廓曲线 ( a v l 标准) 普通珩磨网纹( r a o 7 左右) 从表卜2 可以看出，采用a v l 公司标准珩磨后的轮廓曲线，平台非常明 显，沟槽也较多较深。对机油耗的降低和整机性能的提高很有帮助。 随着国内外企业界交流的日益广泛，国内内燃机行业对平台网纹珩磨工 艺的要求逐渐向国际标准靠拢。 上世纪九十年代，随着磨料磨具和机床工具行业的进步。金刚石油石在 平台网纹珩磨中有所应用，但主要用来提高生产效率，平台网纹效果的提高 并不明显。和国际标准存在很大差距。平台网纹珩磨工艺在我国还处在一个 引进、消化、探索的阶段，目前，国际标准的平台网纹珩磨工艺除了在我国 的一些外资、合资企业中得到应用外，大部分企业还在沿用传统的珩磨工艺。 因此，平台网纹珩磨工艺的试验研究在我国非常迫切。具有广阔的应用前景。 山东大学硕士学位论文 1 4 课题的提出 鉴于上面的分析，平台网纹珩磨工艺的试验研究具有十分重要的意义。 本文从内燃机气缸套的磨损机理分析入手，对气缸套晟新的加工工艺进 行了分析、说明，对金刚石平台网纹珩磨工艺的发展、对机油耗的影响进行 了分析。 建立金刚石平台网纹珩磨工艺试验是十分必要的。通过实验，对所采用 的设备、珩磨参数、砂条的选择及珩磨中易出现的阀题进行了探讨，制定出 珩磨的加工参数，为以后的加工提供依据。 山东大学硕士学位论文 i i i i i i 第2 章气缸套的磨损机理 缸套一活塞组是内燃机的主要运动部件，也是内燃机的最重要的部分。缸 套为一圆柱形的薄壁圆筒，其内壁与活塞顶及缸盖底面共同构成燃烧工作容 积，承受高的燃烧温度和爆发压力，也就是高的热载荷和机械载荷。因而气 缸与活塞组间的摩擦和磨损是内燃机工作及使用寿命的决定性问题。因此， 有必要对气缸套的磨损机理进行探讨。 2 1 摩擦学基本概念 内燃机的零件无论加工的多么精细，表面多么平整光滑，在放大镜下， 其表面都是凹凸不平的。这些粗糙表面在载荷作用下作相对运动，就会发生 摩擦，产生很大的阻力。 在有润滑油的两个运动面的摩擦系数f 可用式( 2 - 1 ) 表示： f = 2 万2 ( 封号 ， 式中d 一一滑动面直径 c 一一配合间隙 v 一一油粘度 n 一转速 p 载荷 在几何尺寸固定时，摩擦系数随v n p 而变化，由此可分为三种典型状态。 当油膜厚度足够厚时( 大于1 0 5 姗) ，运动面完全被油隔开，运动面的 摩擦成了油层内的摩擦，摩擦系数小于0 0 1 ，成为完全润滑或流体润滑。 当油膜载荷加大，油粘度减小或转速降低时，油膜厚度小于6 0 0 n r n 。没 有足够的油膜把运动面完全隔开，仅靠金属表面吸附的薄油膜进行润滑，摩 擦系数增加到0 1 5 以上，为极压润滑或边界润滑。 当载荷进一步加大，或粘度更小时，油膜保持不住，成了金属闻的摩擦， 山东大学硕士学位论文 摩擦系数急剧上升。称固体摩擦或干摩擦。 实际上由于金属表面微观粗糙不平，可能几种状态同时存在，成混合润 滑。 磨损时摩擦表面的金属转移，它会使发动机性能下降甚至破坏。一般有 如下类型： ( 1 ) 粘着磨损指连结部位的金属转移，发生在工作温度高，载荷大的边 界润滑部位。如缸套一活塞组润滑间断的瞬间。按其严重程度可分为烧结、檫 伤和拉伤等。 ( 2 ) 磨粒磨损指二个运动面间存在硬质颗粒，从而使相对运动的表面， 固体物质的损失。这些硬质颗粒可能是外来的，也可能是金属磨损的产物。 其严重程度与颗粒的数量、大小和硬度等有关。 ( 3 ) 腐蚀磨损指由于与金属能发生化学反应而使金属强度下降导致磨 损。一般由于油氧化产生酸性物或燃料中的硫燃烧后生成硫酸等均能造成金 属腐蚀，因而造成较大的磨损。 ( 4 ) 疲劳磨损指大的应力循环变化使材料强度下降，从而造成金属的损 失。一般易生成点蚀或剥落。 ( 5 ) 过氧化烃攻击这是近几年人们发现在内燃机中发生的新的磨损形 式。过氧化烃是活性很高的氧化物，它能把铁氧化成氧化弧铁或铁离子。 2 2 缸套一活塞组的磨损及润滑状态 以上几种磨损形式在缸套一活塞组中均可存在。其主要的破坏形式有檫 伤、咬伤、腐蚀、活塞环断裂等。可能造成的后果有烧机油、排气冒烟、噪 声等。最终造成发动机性能降低、排放超标。 缸套一活塞组的摩擦主要取决于法向载荷、润滑油温和润滑油膜的厚度。 膜厚比 ( 见式2 - 2 ) 是考察润滑状况的一个量化指针， x = h m r q ( 2 - 2 ) 式中h m 一平均油膜厚度 r q 一综合粗糙度 当 3 时，属于完全弹性流体动压润滑，这是最佳的润滑状况，但缸 山东大学硕士学位论文 套一活塞组的工作条件不属于这种情况。 当 = 卜3 时，加在摩擦表面载荷的一部分由油膜来承担。另一部分由接 触表面的微凸体直接接触承担。属于部分弹性流体动压润滑。在活塞组运动 的中部，润滑条件最好，即属于这种润滑。发动机的大多数时间处于这种情 况，此时缸套的表面粗糙度对它的润滑状态的影响最大。 当 2 的场 合，表面纹理对润滑的影响不 大：但在 6 0 9 5 9 5 - 1 1 5 1 1 5 1 3 5 1 3 5 - 1 6 0 1 6 0 一2 0 0 2 0 0 2 4 0 径( m m ) 5 点r a 的 0 5 一1 0o 5 1 0 50 5 5 - 1 1 0o 6 1 2 0o 6 5 一1 3 00 7 0 1 4 0 平均值 5 点r a 的 0 4 1 3 0 0 4 1 3 5o 4 4 1 4 0o 4 8 1 4 8o 5 3 1 6 0o 5 6 1 7 0 范围 3 ) 轮廓偏斜度s k ( k 一0 8 - - 一0 3 0 ) 。 4 ) 在4 r a m 长度内，珩磨网纹的沟槽深度不大于或等于4um 的沟槽数至 少有5 个。 5 ) 在活塞环行程内，气缸套的轮廓支承长度率( t p ) 应满足图卜1 的要 求。 6 ) 在两个方向的珩磨网纹均匀。 7 ) 网纹清晰、无尖角、毛刺和金属折叠，无局部亮斑、无夹杂物。 上述指标中，r a 和t p 曲线是两个很重要的指标。直接影响到发动机的 机油耗和缸套寿命等性能指标。 该行业标准的提出，正是气缸套平台网纹珩磨工艺在我国刚刚应用的时 候。普遍采用s i c 油石，在两台珩磨机上进行粗、精珩磨。在当时，适合我 国内燃机行业的具体情况，对缸套的生产起到了较好的指导作用。但随着珩 磨油石逐渐被金刚石油石所取代，珩磨机也被自动测量珩磨机所代替。珩磨 技术指标的提高成为可能。许多企业的珩磨技术规范正在向国际标准靠拢。 目前，国际标准主要有以下几种。 1 ) d i ne ni s o 标准：在欧洲国家中应用较多。随着国际交流的增加， 在我国的一些合资企业中得到采用，如上海大众等。主要控制以下指标：r k ( 有效负荷粗糙度、r p k ( 粗期磨损高度) 、r v k ( 油膜停留高度) 、m r l ( 负 荷长度比1 ) 、m r 2 ( 负荷长度比2 ) 等。 2 ) 日本j i s 标准：主要控制r a 、r z 、m r 等指标。 3 ) 奥地利a v l 公司标准。主要控制以下指标：r a o 4 - 0 7 、r z 3 6 ui l l 、 山东大学硕士学位论文 t p 曲线( 见下图4 - 1 ) l o2 0 3 04 05 06 0 7 08 09 0 i o o t p ( ) 、怨么弦乏玄弦盏物 够一 沥 钐 弋 c ( u m ) 图4 - ia v l 标准t p 曲线分布范围 从图4 1 可以看出，与国家行业标准相比，a v l 标准的t p 曲线，其平台 较平，沟槽较深。 把国内标准的t p 曲线和a v l 公司的t p 曲线重合到图4 2 ，可以很明显 地看到它们之间的区别。 1 、越冠 砭砭 勉隧麒 飞 獭 飞 躐 n ( u r n ) 图4 - 2a v l 标准与行业标准t p 曲线分布范围对比图 1 6 o 2 4 6 8 m 坨 0 2 6 8 抽 住他 山东大学硕士学位论文 第5 章平台网纹珩磨工艺试验 我公司在2 0 0 0 年以前，直沿用国家专业标准。采用s i c 油石，在两台 单进给珩磨机上进行粗、精珩磨，珩磨质量不太稳定。缸套早期磨损严重， 机油耗较高，严重影响到产品声誉。经过认真地分析认为，国家专业标准与 国际标准具有较大的差异。因我公司与a v l 公司具有较广泛的技术交流，决 定采用a v l 公司的标准，并与有关研究机构进行了合作，对原有的单进给珩 磨机进行了改造，进行了一系列的试验，达到了满意的效果。 5 1 单进给珩磨机的改造 我公司原有镶缸套孔的珩磨工艺是在两台单进给珩磨机完成工件的粗、 精珩磨，珩磨过程中，工件经过两次装夹，定位误差大；尺寸不易控制，分 布范围大，装配时需进行分组装配：圆度、圆柱度超差；珩磨后，工件变形 严重，加重了圆度、圆柱度超差。平台网纹珩磨工艺对精珩时间有较高的时 间要求，为保证精珩后工件有较高的尺寸精度，对粗珩后工件的尺寸公差有 较高的要求，要达到这一目的，决定在珩磨过程中采用气动测量装置。为保 证珩磨后工件较高的圆度和圆柱度要求和稳定的网纹质量，需要在一台珩磨 机上完成工件的粗、精珩磨。因此需对原有的珩磨机进行改造，改造成双进 给珩磨机。 单进给珩磨机与双进给珩磨机的主要区别在于二者所用珩磨头的结构不 同。单进给珩磨头上仅安装了一种珩磨条( 粗或精) 。而双进给珩磨头上则 同时安装了粗和精两种珩磨条。双进给珩磨头的结构如图5 1 所示。 其中，1 是半环，2 是卡圈，它们用来限制复位弹簧4 ，3 是传递扭矩的 横销，4 是使粗、精涨锥体复位的复位弹簧，5 是通压缩空气的自测喷嘴，6 是通过扁键1 2 推动精涨锥体1 1 的顶杆，7 是使珩磨油石座收缩的收缩弹簧， 8 和1 5 是推动粗珩油石座1 4 运动的粗涨锥体，9 是精珩油石座，其上通过粘 接剂粘附着精珩油石l o ，1 3 是紧定螺钉，用来把顶杆6 与扁键1 2 连接在一 山东大学硕士学位论文 起，1 6 是粗珩油石。 j2 3 45 6 78 9101 11 21 31 41 51 6 图5 一l 双进给珩磨头_ c i 勺结构不惹图 在工作过程中，首先粗珩磨条1 6 涨出来( 精珩磨条l o 不动) ，粗磨到 预定尺寸后，气动测量仪把信号反馈到控制系统，控制系统发信号给液压油 缸，粗涨锥体8 和1 5 在收缩的同时，精涨锥体向右运动推动精珩油石 座9 涨出来，开始精珩。精珩到完工尺寸后，经过修光后，精珩油石缩回。 动作结束。 5 2 试验方案的制定 1 ) 试验对象：d 系列( ) 4 9 5 q b 、4 d 3 5 y b ) 柴浊机机体缸套孔珩磨工序 2 ) 试验方案：因国内专业标准和a v l 公司标准在粗糙度方面存在较大差 异，而其它技术指标都和粗糙度有着密切地联系。因此，工艺试验方案主要 围绕珩磨后粗糙度分别达到r a o 2 、r a o 5 、r a o 8 来进行。为此，需准备多 种珩磨条和珩磨参数的组合分别进行试验。 3 ) 试验目的： a 对比下采用不同的珩磨方案缸孔内表面t p 曲线的变化情况。 b 对比下采用双进给珩磨头及单进给珩磨头工件的圆度和圆柱度的变 化情况阻及经过一天后，工件的圆度和圆柱度的变化情况。 c 对比下采用不同的珩磨方案柴油机的机油耗的变化情况。 4 ) 试验方法：在单进给珩磨机及双进给珩磨机上分别进行试验，通过调 山东大学硕士学位论文 整珩磨的各种工艺参数得到不同的试验数据。 5 3 试验数据及分析 经过为期2 0 天的试验，获得了大量的试验数据，具体数据见下列表5 - 1 至5 8 。 表5 - 1 不同的珩磨方案缸孔内表面t p 曲线的变化情况 粗珩精珩 试验方 油石珩磨油石珩磨珩磨 轮廓曲线 案 粒度压力粒度压力时间 金刚 金刚石 0 6 r a o 21 0 m p a石1 5 s 1 0 0 # m p a w 2 8 金刚 金刚石 o 6 r a o 51 o m p a石8 s 双1 0 0 #m p a w 2 8 进 金刚 给金刚石 0 6 r a o 81 o m p a自8 s 珩l o o # m p a w 4 0 晴e 靛 进普通 软木 给网纹 0 6 s i c l 2 0 #1 o m p a油石 2 0 s 珩r a o 7 m p a 2 4 0 , * 磨左右 机 从表5 - 1 可以看出： r a o 2 的珩磨网纹，沟槽很浅很细，其t p 曲线处于a v l 公司标准的上方。 r a o 5 的珩磨网纹，平台和沟槽均很明显，绝大部分指标满足a v l 公司 标准。 山东大学硕士学位论文 m i l l r a o 8 的珩磨网纹。平台和沟槽很明显，但沟槽较深。绝大部分指标也 满足a v l 公司标准。 表5 - 2 采用双进给珩磨方案工件的圆度和圆柱度的变化情况 缸 机体上部圆 中部圆 下部圆 孔x 上 x 中x 下y 上y 中y 下 圆柱度 r a 编号度 度度 号 l0 0 2 50 0 2 20 0 1 5 0 0 2 50 0 2 50 0 2o0 0 0 1 50 0 0 2 50 0 0 5o 6 2o 0 20 0 2o 0 1 5 0 0 2 20 0 2 5o 0 20 0 0 l0 0 0 2 50 0 0 2 50 0 0 50 5 3 l 30 0 2o 0 20 0 1 5 0 0 2 50 0 2o 0 1 90 0 0 2 5 00 0 0 20 0 0 5o 5 6 4o 0 30 0 2 5o 0 2o 0 3 o 0 30 0 2 5o0 0 0 2 50 0 0 2 50 0 0 5o 5 8 l0 0 2 9o 0 20 0 20 0 30 0 2 80 0 2 20 0 0 0 50 0 0 4o 0 0 10 0 0 5o 7 5 20 0 2 8o 0 20 0 2 3 0 0 2 80 0 2 50 0 200 0 0 2 50 o o l 50 0 0 4o 6 8 2 3o 0 20 0 20 0 1 8 0 0 2 5o 0 1 30 0 1 50 0 0 2 50 0 0 3 50 0 0 1 50 0 0 6o 7 40 0 2 50 0 2 5 0 0 2 50 0 30 0 2 5o 0 20 0 0 2 5o0 0 0 2 50 0 0 5o 8 1o 0 l l0 o l l0 0 l0 0 1 80 0 20 0 2 50 0 0 3 50 0 0 4 50 0 0 7 5 0 0 0 7 50 6 6 2o 0 20 0 2 2o 0 20 0 2 20 0 2 7o 0 30 0 0 10 0 0 2 50 0 0 5 0 0 0 50 7 4 3 30 0 1o 0 1 5 o 0 1 5 0 0 1 50 0 1 70 0 1 70 。0 0 2 50 0 0 l 0 0 0 10 0 0 3 50 6 6 40 0 0 8o 0 1 40 0 2o 0 1 5o 0 2 o 0 20 0 0 3 50 0 0 3o0 0 0 60 5 7 1o 0 1 2o 0 1 0 0 10 0 1 50 0 20 0 2 60 0 0 1 50 0 0 50 0 0 80 0 0 8o 7 2o 0 1 20 0 1 80 0 1 80 0 20 0 2 50 0 2 70 0 0 40 0 0 3 50 0 0 4 50 0 0 7 50 5 5 4 30 0 0 5o 0 1 5o 0 1 7 0 0 1 50 0 2 o 0 20 0 0 50 0 0 2 50 0 0 1 5 0 0 0 7 50 5 1 40 0 0 70 0 1 5o 0 2o 0 2 o 0 2 o 0 20 0 0 6 50 0 0 2 5 o0 0 0 6 5o 5 8 lo 0 20 。0 20 0 2 2 0 0 2 80 0 3 50 0 3 50 0 0 40 0 0 7 50 0 0 6 50 。0 0 7 50 3 6 0 20 0 2 50 0 2 8o 0 3o 0 30 0 2 50 0 3 80 0 0 2 5o 0 0 1 50 0 0 40 0 0 6 50 3 2 山东大学硕士学位论文 续表5 2 采用双进给珩磨方案工件的圆度和圆柱度的变化情况 缸 机体上部圆中部圆下部圆 孔x 上 x 中x 下y 上y 中y 下 圆柱度 r a 编号度 度度 号 30 0 1 50 0 2 5 0 0 2 50 0 20 0 20 0 2 50 0 0 2 50 0 0 2 5o0 0 0 5o 4 40 0 l0 0 1 50 0 2o 0 2o 0 2o 0 20 0 0 50 0 0 2 5o0 0 0 50 4 6 1o 0 1 8o 0 20 0 2o 0 30 0 2 50 0 1 80 0 0 60 0 0 2 50 o o l 0 0 0 60 4 8 2 o 0 20 0 2 50 0 20 0 2 80 0 2 20 0 1 50 0 0 40 0 0 1 50 0 0 2 50 0 0 6 5o 6 3 6 30 。0 1 90 0 2 20 0 20 0 2 50 0 2 20 o l0 。0 0 3o0 0 0 50 0 0 7 5o 4 9 40 0 2 80 0 2 80 0 2 2 0 0 3 30 0 30 0 20 0 0 2 50 0 0 1 o o o l0 0 0 6 50 5 10 0 2 90 0 2o 0 2o 0 30 0 2 5o 0 20 0 0 0 50 0 0 2 5 o0 0 0 50 2 6 20 0 30 0 2 50 0 2o 0 30 0 2 80 0 2 2o0 0 0 1 5o o o l 0 0 0 50 3 4 7 30 0 2 50 0 1 8 0 0 0 90 0 2 80 0 1 90 0 20 0 0 1 50 0 0 0 5 0 0 0 5 50 0 0 9 5o 2 l 40 0 2 50 0 2 5 0 。0 2 5o 0 3 o 。0 30 0 2 50 0 0 2 50 0 0 2 5o0 0 0 2 5o 2 2 形状误差最大值 0 0 0 6 50 0 0 7 50 0 0 80 0 0 9 5 形状误差最小值 0 0 0 0 0 0 2 5 形状误差平均值 0 0 0 2 50 0 0 2 40 0 0 2 50 0 0 5 9 表5 - 3 采周单进给珩磨方案工件的圆度和圃拄度的变化情况 缸 机体上部圆中部圆 下部圆 孔 x 上x 中x 下y 上 y 中 y 下圆柱度 r a 编号 度度度 号 10 0 20 0 0 3- 0 0 0 50 0 1 50 0 0 80 0 0 50 0 0 2 5 0 0 0 2 50 0 0 50 0 1 2 5o 7 2 l20 0 2 2o 0 l0 0 0 50 0 1 8o 0 20 0 1 30 0 0 20 0 0 50