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随着我国汽车工业的高速发展,汽车发动机及曲轴等主要零件的制造工艺技术的重要性愈加突显。曲轴作为汽车发动机中承受冲击载荷、传递动力的重要零件,其加工工艺技术难度大、加工工序多,对加工精度和效率要求都非常高。当代汽车发动机曲轴高精、高效、柔性的生产线整体解决方案主要是以车一拉、随动铣削、滚压成型、随动磨削等新工艺技术为核心,其中曲轴连杆颈随动磨床和磨削技术是整条生产线中的瓶颈问题。本文结合汽车发动机曲轴生产线的实际应用需求和技术问题,以随动磨削运动模型研究作为切入点,主要完成了以下研究: (1)双砂轮架随动曲轴磨床空间运动模型的研究。基于多体系统理论研究双砂轮架随动曲轴磨床的运动原理,结合随动曲轴磨床的实际结构和运动关系,对机床的主要运动关系、误差因素进行了系统、完整的描述,首次建立起双砂轮架曲轴随动磨床双环闭合的误差分析模型,为双砂轮曲轴随动磨削的理论研究奠定了基础。 (2)引入曲轴加工余量的运动模型及关键参数研究。将加工余量作为重要参数纳入到运动模型的建立过程,推导出了多个重要参数的数学求解公式,这些参数不仅包括常规的用于机床运动控制的速度、加速度,而且包括切削区域面积、去除量、去除率等参数;结合数学公式推导、MATLAB软件计算及比对分析,给出了砂轮直径在磨削中的取值范围,揭示了砂轮半径与磨削质量的重要关系。 (3)随动磨削顺序对工件变形及圆度影响的研究。基于曲轴连杆颈随动磨削工艺的研究,对曲轴连杆颈磨削过程中的受力变形及精度变化进行了分析,重点研究了自动定心中心架在工艺系统中的作用,初步开展了自动定心中心架的工作机理研究。 (4)曲轴随动数控磨床砂轮液体静压电主轴及砂轮架部件的研制。针对曲轴随动磨削的关键技术问题,重点研究提升砂轮电主轴精度及砂轮架部件动静态特性,应用CFX软件分析、仿真并得出轴承的主要参数,应用ANSYS软件对电主轴的动静态特性进行分析、优化,开展了电主轴详细结构设计。 (5)开展了曲轴随动磨床液体静压电主轴性能测试及整机磨削工艺试验。进行了电主轴温升实验、动静态特性实验和回转精度测试实验,验证了曲轴随动数控磨床电主轴结构设计的合理性和正确性。研究了磨削方式、磨削余量、砂轮线速度对曲轴连杆颈圆度的影响,采用正交试验法结合灰色关联度优化曲轴随动磨床的磨削参数,得到了优化的实验结果。