外文翻译发动机曲轴箱轴承座裂解加工数值分析.doc

南京大学毕业设计(论文)外文资料翻译系部：专业：机械工程及自动化姓名：学号：外文出处：NumericalanalysisonfractureSplittingtechnologyofmainbearingblockofengine附件：1.外文资料翻译译文；2.外文原文。(用外文写)附件1：外文资料翻译译文发动机曲轴箱轴承座裂解加工数值分析概要：预先精确计算裂解力参数,对于裂解设备设计及工艺过程的制定至关重要。应用MSC.MARC软件对捷达轿车发动机主轴承座(以RuT380材料为例)起裂过程进行数值模拟,得出了裂解力与J积分的关系曲线。根据J积分值与断裂韧性的关系,确定了临界J积分,采用线性插值的方法获得了裂解力,并进行了实验研究。实验结果表明:此方法也适用于不同结构、不同材料的其他分体类零件裂解加工时裂解力的确定。1绪论裂解技术是分体类零件加工领域中一项新型加工工艺,其本质是利用材料的脆性,在人为制造裂解源的前提下,通过外力使其断裂,达到剖分体分离的目的,这就要求材料和结构既要满足零件的机械力学性能和使用寿命,又要适合裂解工艺的要求且要保证裂解质量122。汽车发动机曲轴箱轴承座的加工与连杆轴承孔的加工在结构、工艺流程方面都适合于裂解工艺。发动机缸体多采用优质灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等制造,都具有良好的脆性和机械加工性能,适合于裂解加工工艺并容易加工裂解槽。曲轴箱轴承座具有多个轴承孔结构,因此裂解设备需要具备裂解多个轴承孔的能力。所以发动机曲轴箱轴承座较之连杆轴承孔更适合于裂解工艺,工艺更加复杂,效益更加明显。作者应用MSC.MARC软件对捷达轿车发动机曲轴箱轴承座(以RuT380材料为例)起裂过程进行数值模拟,从而确定裂解加工中合适的裂解力参数,并进行了实验验证。2裂解加工原理裂解加工的原理是通过在曲轴箱轴承孔中心处设计并预制缺口(初始裂纹槽),形成应力集中,再主动施加垂直于预定断裂面的载荷进行引裂,当满足发生脆性断裂的条件时,在几乎不发生塑性变形的情况下,在缺口处规则断裂,实现轴承座体与盖的无屑断裂剖分5,如图1所示。由于断裂面呈犬牙交错的自然形态,具有极高的配合精度,无需加工。在后续的轴承孔精加工及装配过程中,分离后的盖、体以断裂剖分的三维曲面精确定位、自然啮合、装配。由于轴承座裂解后轴承座、盖靠结合面装配,结合面积大,承载能力提高,尤其是抗剪切能力大幅提高。由于结合面不用定位销或定位套(平底式)、或主轴承盖两侧止口(龙门式)定位,而是采用裂解结合面啮合定位,定位精度和重复定位精度都很高,有效减小装配时产生的圆度变形。裂解工艺使曲轴箱轴承座由分体加工变为整体加工,省去了分离面拉削与磨削和止口加工等工序,降低了加工成本,提高了经济效益。据德国大众汽车公司计算及本课题组对连杆裂解的实验研究计算,就轴承座的裂解加工而言:1)明显减少设备投资30%；2)缩短生产线长度,减少占地面积；3)节省量辅具费用40%；4)减少刀具种类,降低刀具成本；5)节约动能40%；6)简化工艺,使废品率明显下降。可见裂解工艺的经济效益是明显的。具有加工工序少、节省精加工设备、节材节能、产品质量高、生产成本低等优点。3.裂解材料裂解技术的本质是利用材料的脆性,在人为制造裂解源的前提下,通过外力使其断裂达到盖和体分离的目的。这就要求材料既要满足曲轴箱轴承座的机械力学性能和使用寿命,又要适合裂解工艺的要求且要满足裂解的质量。缸体多采用优质灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、铝合金等制造,铸铁具有良好的机械加工性能,因此容易加工裂解槽。灰铸铁抗拉性能远小于其抗压性能,韧性低,因此具有良好的裂解性能,而且因其韧性低,裂解过程的塑性变形也小。球墨铸铁与灰铸铁相比.主要优点是有高的强度和韧性。蠕墨铸铁是在高碳、低硫和低磷的灰口铸铁浇注时,向铁水中加入蠕化剂(稀土镁钛合金等),使石墨形成短蠕虫状,蠕墨铸铁中的蠕虫状石墨形态是介于球状和片状石墨之间的一种过渡型石墨,所以蠕墨铸铁的性能介于灰口铸铁和球墨铸铁之间。连杆多数用45#、45Cr等中碳钢或中碳合金钢制成,抗拉强度和韧性都比铸铁材料高。因此从材料的角度看,裂解工艺更适合于铸铁材料的加工。4国内外研究及应用现状作为一种先进的制造技术,裂解工艺在国外各大汽车公司已不仅仅局限于连杆的制造与生产,已经得到了广泛的推广应用。中外专家对发动机箱轴承座裂解工艺作了大量研究工作8、9。图5a和图5b是国外研究机构研究的裂解机构原理图裂解工艺在发动机箱体加工中的应用,使原来分体加工的曲轴箱轴承座和轴承盖改为整体加工,由于裂解由多个环形截面部分沿轴向逐个排列的工件,该方案包扩1个胀裂装置,能够沿轴向引入口内作用于各个环形部件。该裂解装置拥有1个集中的胀裂控制装置,通过控制装置来调节胀裂的程度。工作原理是:通过轴向的驱动装置来调节推拉杆(图4中),使其产生相对运动,将轴向驱动力变为胀块(图4中)的径向扩胀力,从而达到裂解的目的。鉴于轴承座裂解加工工艺经济效益显著,而且装配性能好,德国的ALFING公司积极开展发动机曲轴箱轴承座裂解加工设备的研发工作。2003年ALFING公司提交第1条全自动曲轴箱轴承座的裂解加工生产线,并于2004年4月为德国大众汽车公司建立了1条发动机箱体的裂解生产线4,如图6所示。可见国外利用裂解加工工艺对曲轴箱轴承座进行加工已经成为研究热点,有的国家已达到了实用阶段。但我国对其裂解工艺及设备研发工作相对落后于国外,国内尚未见相关报道,吉林大学已开展这项研究工作,取得了初步的研究成果。5.材料组织和力学性能对铸态蠕墨铸铁RuT380进行数值模拟和实验研究,其相关材料参数如下:弹性模量E=1.33×105MPa,泊松比=0.27,名义屈服应力0.2=310MPa,抗拉强度b=400MPa。金相组织6数值模拟6.1箱体曲轴轴承座的建模及简化处理三维实体造型是有限元数值模拟的基础,数值模拟的前处理阶段需要输入箱体的实体模型(或简化模型)以形成边界条件,根据发动机箱体轴承座结构及在裂解过程中的受力特点,捷达轿车四缸发动机箱体轴承座的简化模型。公称尺寸为:圆形孔直径=59mm,外端圆弧直径为100mm,两侧宽度为100mm,两螺栓孔间距为76mm,螺栓孔直径为10mm,轴承座厚度为21mm。裂解槽深度h=0.5mm、张角2=20°、曲率半径r=0.2mm。根据发动机箱体轴承座在裂解过程中的受力特点,将模型简化分割,由于四缸发动机箱体轴承座裂解过程是五个轴承座同时断裂,