活塞是船用柴油機(jī)的“心臟”,它決定了柴油機(jī)的動(dòng)力性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性等,是柴油機(jī)最關(guān)鍵的部件之一�；钊ㄟ^(guò)高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)傳遞柴油機(jī)的原動(dòng)力,其加工精度的不達(dá)標(biāo)通常會(huì)引起銷孔開裂、側(cè)部磨損以及外圓損傷等破壞性失效,影響柴油機(jī)的使用壽命。鑄鐵活塞是一種常用的船用柴油機(jī)活塞,由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚較薄且徑向剛性較差等特點(diǎn),而在生產(chǎn)過(guò)程中容易發(fā)生加工變形,難以保證加工質(zhì)量。因此,研究船用柴油機(jī)鑄鐵活塞的加工工藝,優(yōu)化加工過(guò)程參數(shù),對(duì)減小其加工變形、保證加工效率具有十分重要的意義和作用。本文主要針對(duì)鑄鐵活塞關(guān)鍵工序的加工變形進(jìn)行研究,利用有限元技術(shù)模擬了其實(shí)際的加工過(guò)程,探討了裝夾和切削兩因素對(duì)其加工變形的影響。并在此基礎(chǔ)上輔助以相關(guān)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,最后通過(guò)Matlab數(shù)學(xué)回歸建模能力和智能算法的優(yōu)化能力尋求了切削參數(shù)的最優(yōu)組合。具體的研究?jī)?nèi)容有以下幾點(diǎn):(1)基于ABAQUS軟件建立了活塞關(guān)鍵工序的裝夾仿真模型,研究了不同裝夾載荷對(duì)其變形的影響,并開展了相應(yīng)的裝夾實(shí)驗(yàn)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。同時(shí)針對(duì)粗車外圓工序裝夾變形較大的問(wèn)題制定了優(yōu)化方案;(2)運(yùn)用Deform-3D軟件構(gòu)建了活塞切削的仿真模型,研究了切削速度、進(jìn)給量和切削深度對(duì)切削力、切削溫度的影響規(guī)律,同時(shí)建立了切削力、切削溫度的響應(yīng)面預(yù)測(cè)模型。最后,通過(guò)響應(yīng)曲面圖直觀地分析了切削參數(shù)對(duì)切削力、切削溫度的單因素及雙因素耦合影響規(guī)律;(3)在獲得活塞切削載荷和切削溫度的基礎(chǔ)上,通過(guò)ABAQUS軟件中的單元生死法模擬計(jì)算出活塞整體結(jié)構(gòu)件的加工變形量,利用正交實(shí)驗(yàn),研究了切削參數(shù)對(duì)活塞加工變形的影響規(guī)律。針對(duì)模擬結(jié)果,設(shè)計(jì)了殘余應(yīng)力測(cè)定實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了有限元計(jì)算結(jié)果的可靠性;(4)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法建立了活塞各關(guān)鍵工序加工過(guò)程中切削參數(shù)與加工變形的預(yù)測(cè)模型,并將該模型作為目標(biāo)函數(shù),通過(guò)遺傳算法的非線性規(guī)劃尋優(yōu)的優(yōu)點(diǎn)推算出活塞關(guān)鍵工序的優(yōu)化參數(shù)。經(jīng)驗(yàn)證,優(yōu)化的鏜削參數(shù)在保證活塞加工變形的同時(shí)能有效的提高材料的去除率。
【學(xué)位單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U671.3
【部分圖文】：

圖 5.7 活塞半精鏜孔工序切削參數(shù)優(yōu)化結(jié)果ing parameters optimization results of piston semi-precision研得知其經(jīng)驗(yàn)參數(shù)為：切削速度 v 為 1200mm/s深度 ap為 0.8mm。通過(guò)將對(duì)兩組參數(shù)下的活塞裙進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證優(yōu)化效果的顯著性。表 5.5 顯示，由表可知：優(yōu)化后的活塞長(zhǎng)軸的變形量減少了11.9%，但材料去除率僅增加了 2.64%。表 5.5 活塞半精鏜孔工序選定的參數(shù)優(yōu)化最優(yōu)解ptimum solution of parameters for semi-precision boring pro削深度p(mm)進(jìn)給量f(mm/r)切削速度v(mm/s)去屑率Q(mm3/s)長(zhǎng)軸變y1(m0.80 0.60 1200 576 0.020.54 0.83 1319 591.18 0.02－ － － 15.2 -0.00－ － － 2.64 -12.

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3 記者 張Z

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