发动机凸轮轴的铸造工艺及机械加工工艺研究.pdf

用最为广泛。 针对不同总线技术的特点，汽车制造商 根据所需连接的电子控制单元的不同而选择 合适的总线技术。一般控制器局域网络(CAN) 总线技术多用于传动系统和制动系统控制单 元的连接。由于局域互联网络(LIN)总线技 术适用在通信不太密集的情况，所以这种总 线技术一般应用在汽车的控制车镜和车窗升 降装置上。MOST总线技术多用于汽车的多媒 体娱乐系统，除此之外的控制系统的连接可 以用FlexRay总线技术作为补充。 2．3智能电器在电气系统中的应用 随着数字技术的发展，未来汽车电气系 统的智能化器件的基本特征就是数字化通信 功能。汽车智能电器的应用包括汽车智能传 感器、智能执行器及数字信号传输技术等。 一般由转换器、信号调理、模数转换、 微处理器、通讯控制器和存储器等组成的智 能传感器在电气系统应用越来越广泛。它可 以完成采集量的数字方式的传输、提高传感 器的线性度和准确度、调整传感器的零点及 适用范围等。智能传感器也可以检测和传输 模拟量。 智能执行器在原有的执行装置上增添了 自我控制和自我调节等复杂的功能。其中代 表性的包括智能雨刮器、智能轮胎及智能汽 车前照灯等装置。 3．小结 ，、、JU、 、 I●ll、J 学术 本文针对汽车电气与电子控制系统的组 成和原理做了详细阐述，介绍了几种先进技 术在汽车电气系统中的应用。随着电动汽车 及新能源汽车的发展，汽车电气电子控制系 统越来越复杂化，智能化，集成化。 参考文献： [1]陈全世，朱家琏，田光宇．先进 电动汽车技术[M]北京：化学工业出版 社，2007．[2]余志生．汽车理论[M]．北京： 机械工业出版社，2004． [33钟静宏，张承宁，张玉璞．电动汽 车电池组管理系统研究及实现[J]．研究与设 计电源技术，2006：925—928． 发动机凸轮轴的铸造工艺及 机械加工工艺研究 浙江博星工贸有限公司一周望平＼叶胜年＼胡火明 摘要： 发动机是汽车、摩托车、内燃机的核心关键部位，没有了发动机，动力也就失去了来源，而凸轮轴又是发动机的 核J 零部件，凸轮轴的性能和质量决定着发动机的整机性能。本文通过发动机凸轮轴的铸造工艺、机械加工工艺的过 程和控制方法，结合制造业的工厂实际，对汽车发动机的凸轮轴铸造工艺及凸轮轴加工工艺深入分析研究。 1．发动机凸轮轴铸造工艺研究 1．1发动机的凸轮轴感应加热淬火铸铁 发动机的凸轮轴毛坯在铸态感应加热淬 火过程中，就是把工件放入到感应器中，通 过一次通电加热，喷淋介质冷却淬火。淬火 后必须要有一定的余热，这样可以更好的利 用余热回火，避免淬火的应力。通常控制方 法有两种，一种是通过改变淬火介质的浓度 来实现的，另一种是通过调整工件在淬火介 质中的时间。发动机的凸轮轴感应加热淬火 铸铁的优点是，铸造的设备相对简单，安装 可靠，自动化的程度相对高，方便批量生产， 并且淬火的质量稳定。但是其也有自身的缺 点，淬火硬度不是很高，并且凸轮轴变形较 大，不适合长凸轮轴的铸造。 1．2发动机的凸轮轴毛坯材料为冷激铸铁 发动机的凸轮轴毛坯材料为冷激铸铁的 工艺方法，首先在铸造时，必须在发动机的 凸轮轴模具内放置冷铁，再浇铸后使其凸轮 急速冷却，以便凸轮轴迅速的凝固，在凸轮 轴的表面形成莱氏体的硬化层。这样可以使 发动机凸轮轴表面的洛氏硬度有5O度，进而 使得凸轮轴有良好的耐磨性。这种方法的优 点是，避免了发动机凸轮轴热处理过程，不 仅节约了能源，使得发动机凸轮铸造加工一 次成形，而且还可以提高发动机凸轮轴的硬 度和耐磨性，让凸轮轴的组织结构均匀。但 是这种方法也有自身的缺点，其缺点是在铸 造过程中要人工来放置冷铁，这就使得劳动 强度相对较大。 1．3发动机的凸轮轴离子氮化加工法 发动机的凸轮轴离子渗氮是一种能够强 化金属表面的化学热处理方法，这种方法被 广泛适用到了铸铁、合金钢、碳钢等。发动 机的凸轮轴在经过离子渗氮处理以后，能够 明显的提高材料表面的硬度，让发动机的凸 轮轴可以有很高的耐磨性、疲劳强度，以及 抗蚀能力和抗烧伤性等。这种方法的优点， 可以渗氮速度很快，并且渗氮层组织很容易 控制，对环境也没有污染，还能够节约能源， 不易变形等。但是这种方法也有自身的不足， 对于那些不同形状、尺寸以及不同材料的零 件来进行混合装炉渗氮时，必须要把各零件 温度均匀一致是非常困难的。而且准确测定 零件的温度是非常困难的，离子渗氮设备还 非常复杂，价格也相对昂贵。 2．发动机凸轮轴机械加工工艺研究 2．1发动机凸轮轴加工阶段的工序的安排 在发动机凸轮轴的加工阶段首先要进行 粗加工阶段，在粗加工完成后进入到半精加 工阶段，再到精加工的阶段，最后到光整、 精整加工的阶段，也就是完工的阶段。发动 机凸轮轴工序顺序安排是先车，再进行粗磨， 再进行精磨一一抛光，加工工序从粗到精， 其工序从主要表面和次要表面的加工工序来 不断的交叉进行，其中要把淬火的工序在各 主要表面半精加工之前来进行，以此来防止 工件在淬火以后而变形引起精加工的困难。 2．2发动机凸轮轴的主要表面加工 首先要对发动机凸轮形面的粗加工，传 统粗加工方法是利用模车床及和液压仿形凸 轮铣床，对发动机凸轮轴铣削后的形状与尺 寸精度都要优于车削，这样就可以对其直接 进行精磨。进行大量生产发动机凸轮轴毛坯 都是用精锻或者是精铸来成形，其毛坯的精 度是非常高的，用于加工的余量比较小，目 前很多的厂家都会采用以磨代车的新工艺来 进行加工，这样在很大程度上较少了发动机 凸轮形面加工的工作量。像那些棒料的毛坯， 因为其余量比较大，在发达国家很多的厂家 都会采用CNC凸轮铣床，另外还有的厂家常 采用先进的多刀仿形单靠模车削方法来进行 加工，如图一所示。 中国机械Machine China 177 学术 图一 ：多刀仿形单靠模车削 a)车刀b)工具的安装 其次在进行发动机凸轮形面精加工时， 要采用立方氮化硼砂轮来进行数控发动机凸 轮轴磨床，之后在进行多片砂轮高强度砂轮 通过高速的磨削，之后再通过测量、自动补 偿和自动修整等装置来进行处理。 2．3对发动机凸轮支撑轴颈的磨削 支撑轴颈的磨削的可以通过多砂轮磨床或 者是无心磨床来进行，这些设备能够高效率、 准确地磨削凸轮轴支撑轴颈。有的企业在进行 凸轮轴的轴颈和桃形精磨后还要进行对其抛 光，这些都和曲轴超精加工工艺大题相同。 2．4对发动机凸轮轴进行自动校直 发动机凸轮轴钢料在进行冷、热加工工 艺进行处理后，都会使其形状发生弯曲，必 须要经过校直后才能后继工艺的加工。一 般的都是由传统工艺来对其进行校直，通常 的校直工艺是压床人工校直，但是由于传统 的校直方法在矫枉过正过程中要多次反复进 行，因此会损害零件强度。但是目前的校直 工艺自动校直是由传感器测出凸轮轴的弯曲 度，再向校直压头控制器发出相应的指令， 来凸轮轴运用最适当校直压程来对其进行校 直，这种校直方法只需要对零件进行一次校 直就可以达到校直的要求，并且所用的工时 小，校直的准确性高，成本低。 3．结语： 通过对凸轮轴加工特点的分析，并详细分 析了凸轮轴的工艺的重点和难点，并对加工工 艺进行了优化设计，进而来保障凸轮轴的加工 质量，而凸轮轴的性能和质量决定着发动机的 整机性能。本文通过研究发动机凸轮轴的铸造 工艺、机械加工工艺的过程和控制方法，结合 制造业的工厂实际，对发动机凸轮轴制造工艺、 设备以及检测进行了深入分析研究。 参考文献： [1]李双寿，陆劲昆，边庆月等．球墨 铸铁凸轮轴的激光表面熔凝处理[J]．金 属热处理，2005．30(2)：：4—8． [2]上海通用汽车有限公司．2005汽 车发动机工艺与装备(第十二届)国际研讨 会系列(三)／装配式凸轮轴制造工艺[J] ．汽车与配件，2006(3)：18～20． [3]崔占全，王昆林，吴润主编．金属学 与热处理[M]．北京：北京大学出版社，2010． [4]何七荣，潘展，徐琳：凸轮轴型面 简易数控磨削技术[J]：新技术新工艺：2004 年12期：40． [5]樊东黎，潘建生，徐跃明，佟晓辉 主编．热处理技术手册[M]．北京：化学工 业出版社，2009． 作者简介： 第一作者：周望平，职务：董事长、总 经理，职称：高级经济师、工程师，研究方 向：汽车、摩托车发动机凸轮轴总成及通用 汽油机凸轮轴总成的研究与开发，工作单位： 浙江博星工贸有限公司。 第二作者：叶胜年，职务：品质经理， 职称：工程师，研究方向：汽车、摩托车发 动机凸轮轴总成及通用汽油机凸轮轴总成及 耐腐蚀新型材料工艺研究与质量管控研究， 工作单位：浙江博星工贸有限公司。 第三作者：胡火明，职务：铸造厂长， 职称：工程师，研究方向：汽车、摩托车发 动机凸轮轴总成及通用汽油机凸轮轴总成及 耐腐蚀新型材料工艺研究与质量管控研究， 工作单位：浙江博星工贸有限公司。 锅炉使用和检验过程中的常见问题 阿克苏地区特种设备检验检测所一张荣国 摘要： 锅炉在工业和民用领域都有着极其广泛的应用，本文通过分析锅炉在使用和检验过程中的 一些典型问题，找出问题的诱因，总结出一套系统有效的解决方案，为锅炉管理单位和锅 炉维护人员提供了有价值的技术参考。 锅炉是一种在工业和民用领域常见的动 力提供装置，它通过将锅炉燃料的化学能和 热能转化为以高温水蒸气、高温液态水或者 其他导热介质的为导热载体的形式为动力装 置提供热量。锅炉工作环境恶劣，连续工作 时间较长。因而在锅炉的使用和检验中存在 许多的故障和问题。而且由于锅炉属于高能 设备，一旦出现生产安全事故，将对锅炉企 业甚至是周围的居民造成人身财产伤害。因 此，为了确保锅炉正常安全的运行，必须在 锅炉使用和锅炉检验上做足工作。锅炉工作 前后，锅炉使用单位和锅炉监督部门要对锅 炉的质量安全进行监督抽查，保障锅炉处于 标准的工作状态；锅炉使用时，要定期做好 锅炉运行监测工作，注意运行时出现的突发 状况，防范于未然。本文将针对这两方面中 对一些常见问题展开分析，并提出有针对性 178 Machine China中国机械 的应对措施。 1．锅炉使用过程中的常见问题 目前我国常见的锅炉主要有高温蒸汽锅 炉和高温热水锅炉，分别在工业和民用领域 中有着十分广泛的应用。热水锅炉结构简单、 运行安全系数高且能量转换效率高，在我国 北方地区需要采暖的城镇使用频繁。高温蒸 汽锅炉主要用于需要大功率动力的工业设备 的运行。两种锅炉都属于高压封闭装置，炉 膛外壁需要经受1000摄氏度以上的高温炙 烤，内部烟雾、水汽以及锅炉水中数量巨大 的有毒杂质的腐蚀给炉壁造成严重的磨损， 在运行时，一旦管理监测不当就会发生事故， 纵览锅炉使用的整个流程，主要可以归结为 以下几种典型问题： 1．1锅炉内部水位失常 锅炉的主要导热介质是水，锅炉运行时 水以蒸汽或液态水的形式在锅炉内部循环使 用。锅炉水位失常的主要形式有锅炉缺水和 锅炉溢水。锅炉缺水是指锅炉内水位低于最 低安全水位刻度，溢水则超过最高安全水位。 主要诱因有： (1)由于供水系统出现故障导 致供水不足或者供水过量； (2)排污处理系 统故障或者压力阀门泄漏导致漏水和积水； (3)水位控制系统故障，导致水位实时控制 混乱，错误估计水位； (4)操作人员操作不 当，出现低级的操作失误和判断失误。一旦 锅炉缺水和溢水的情况，首先可以考虑的是 关闭燃烧装置，断掉供热来源，对于严重缺 水时，切忌马上注水，这将会导致炉壁开裂， 正确的操作应为慢慢注水。对于溢水情况则 应当及时进行泄水，恢复正常锅炉水位。 1．2锅炉燃烧器工作异常 锅炉燃烧器是能量转换的发生装置，在