發動機缸體加工
關注創建者：匿名 創建時間：2025-11-17
發動機缸體加工的視頻教程
發動機缸體加工的實例教程
船用發動機缸體，球墨鑄鐵，鑄造工藝有難度
背景
客戶是一家北美領先的汽車制造商
客戶希望能在氣缸蓋和缸體上嘗試做減重修改。該項目的交付期限很短，客戶希望在性能目標達到的前提下，從各個部件中實現合理的減重目標。此外，客戶希望同時進行形狀優化和拓撲優化，以提高材料利用率。同時，可以針對缸體上的筋作進一步優化設計和拓撲優化，實現動力總成的剛度和彎曲模態的優化方案。
解決方案
由于時間至關重要，DEP團隊采用了“極簡設計方法”應用于該項目。極簡設計方法包括將設計更改盡可能減少，同時需要驗證工藝制造可行性。
形狀優化：
形狀優化包括以下步驟：
對初始輸入模型進行NVH，疲勞分析；
利用Meshworks建立參數化模型，獲取最優的重量以及和初始方案一致的性能；
經過和制造團隊的討論，得到可行的設計修改空間；例如，合理的壁厚，翻邊厚度，筋的厚度，凸臺高度等；
將參數化的變量值修改為合理范圍，以達到所有的目標值；
所有的分析如下：
缸體疲勞分析；
缸孔變形分析；
NVH分析 – 動力總成彎曲模態，偏移，以及附件加速度和噪聲分析。
拓撲優化
用MeshWorks快捷的在缸體上直接增加筋或刪除筋，以及創建包絡拓撲空間
CAD-Morpher
可以依據網格的變形結果，將原始CAD數據進行100%的變形，這個結果是可以直接導出為CAD軟件可識別的格式，例如parasolid格式。
結果
重量降低10%，同時各項性能指標全部滿足設計要求。
展開 寧波市北侖輝旺鑄模實業有限公司在V6汽車發動機鋁合金壓鑄缸體模具設計中一次試模成功，打破了國外對于這一領域的技術壟斷,給我國壓鑄界帶來了振奮，猶如一束溫暖的陽光，給處于寒冬中的同行企業帶來了發展的希望。
寧波市北侖輝旺鑄模實業有限公司地處東海之濱寧波市北侖區大矸鎮，是中國壓鑄模骨干企業聯合體成員單位，亦是“模具之鄉”重點骨干私營企業之一。 在2003年就引進了日本的模流分析軟件ADSTEFAN， 長期以來在設計模具時都是先把設計方案確定后，用ADSTEFAN軟件對方案進行模擬分析論證，然后與用戶一起商討，充分做好前期論證工作，在有充分把握的前提下進行制模，所以輝旺公司設計的大部分模具試模都是一次成功。
展開 作者：張醒國 中國第一汽車集團有限公司研發總院
摘要：
本文利用達索系統SIMULIA Abaqus軟件對發動機缸體疲勞試驗工況進行有限元模擬仿真。通過對試驗結果與有限元計算結果的差異對比和原因分析，對有限元分析條件進行修正，從而發現缸口位置開裂的真正原因，給出相應改進方案，并得到了試驗驗證。
關鍵詞：Abaqus 有限元 高周疲勞強度 缸體疲勞試驗
1、前言
發動機作為汽車的“心臟”，為汽車的行走提供動力, 對汽車的動力性、經濟性、環保性起著至關重要的作用。發動機缸體不僅僅是發動機的骨架與外殼，同時是發動機各大部件工作中必不可少的一部分。缸體的作用是支承和保證活塞、連桿、曲軸等運動部件工作時的準確位置,保證發動機的換氣、冷卻和潤滑,提供各種輔助系統、部件及發動機的安裝。
近年來，采用有限元軟件計算評估發動機缸體強度，已經成為各大發動機設計單位在設計階段的主要手段。通過有限元分析明確缸體的危險位置，有針對性的改進設計，避免重復性試驗驗證，可以大幅度縮短設計周期，節約時間成本、人力成本、資源成本等。
在眾多有限元軟件中，Abaqus以豐富的單元種類、全面的材料模型、大量的接觸與連接類型、強大的非線性求解能力和較強的上下游分析軟件兼容性等優點被越來越多的CAE工程師采用。在進行發動機疲勞耐久仿真分析時，Abaqus能夠提供豐富的單元類型，來準確模擬缸墊、油膜等高度非線性受載情況，同時也提供了溫度相關的材料本構模型。
本文以某型發動機為例，采用Abaqus/Standard對缸體疲勞試驗工況進行模擬，快速解決試驗中產生的缸口位置異常開裂問題。
展開 缸蓋加工各工序液壓夾具實例：
▲OP10
▲OP20
▲OP30-40
缸體加工各工序液壓夾具實例：
發動機缸體自動上下料產線實例
汽車發動機的缸體都比較重，在加工時把它們搬運到加工中心工作臺的工裝上及把加工完的缸體搬運下來是個很繁瑣的工作。國內外都采用機器人來完成缸體的自動上下料。
本例中：要求用一臺機器人同時給四臺加工中心進行上料和下料工作。從加工中心門開后14秒之內要取下工作臺工裝上的缸體及換上要加工的缸體。水平軸的運行速度是2米/秒，而上下軸的運行速度要達到1米/秒。
▲發動機上缸體上下料機器人整體效果圖
上下兩圖分別是工作現場的機器人和要抓取的零件照片。其中水平運動軸的整體長度達到50米，通過采用滾輪直線導軌帶齒條，伺服電機配減速機作為驅動，齒輪齒條傳動。由于殼體的重量大體積大，不宜采用單上下運動軸雙手爪結構。為了保證14秒的卸裝節拍要求，采用雙Z軸及雙手爪方式，它們一起隨X軸做水平運動，還可以單獨做垂直運動。
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裝配精度驗證與調整：對需要多部件組裝的設備，在平臺上裝配時可通過基準面檢測各部件的平行度、同軸度、垂直度，避免裝配偏差。
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背景
客戶是一家北美領先的汽車制造商
客戶希望能在氣缸蓋和缸體上嘗試做減重修改。該項目的交付期限很短，客戶希望在性能目標達到的前提下，從各個部件中實現合理的減重目標。此外，客戶希望同時進行形狀優化和拓撲優化，以提高材料利用率。同時，可以針對缸體上的筋作進一步優化設計和拓撲優化，實現動力總成的剛度和彎曲模態的優化方案。
解決方案
發動機用曲軸、凸輪軸和缸套等軸類部件在加工的每個工序均會使用到卡盤，在加工中卡盤具有定心、夾持和驅動工件的作用。
根據卡盤夾持工件維持中心的能力，分為剛性卡盤和浮動卡盤。
本文主要探討這兩種卡盤的選用原則和日常維護要點。
剛性卡盤與浮動卡盤在結構、調整方式上存在很大差別，以日本某品牌系列卡盤為例，圖1所示為浮動卡盤動作過程：工件在定位支撐塊和頂尖的作用下，進行軸向和徑向定位夾緊
發動機及其部件（缸體、缸蓋等）是汽車上萬個零件中決定整車性能的重要組成之一，其工藝也基本代表著最先進的汽車制造技術。這次我們從夾持工藝、產線設計至整線安排，由小至大，由細節至產線看一些實例。
發動機用曲軸、凸輪軸和缸套等軸類部件在加工的每個工序均會使用到卡盤，在加工中卡盤具有定心、夾持和驅動工件的作用。
根據卡盤夾持工件維持中心的能力，分為剛性卡盤和浮動卡盤。
本文主要探討這兩種卡盤的選用原則和日常維護要點。
剛性卡盤與浮動卡盤在結構、調整方式上存在很大差別，以日本某品牌系列卡盤為例，圖1所示為浮動卡盤動作過程：工件在定位支撐塊和頂尖的作用下，進行軸向和徑向定位夾緊
船用發動機缸體，球墨鑄鐵，鑄造工藝有難度
作者：張醒國 中國第一汽車集團有限公司研發總院
摘要：
本文利用達索系統SIMULIA Abaqus軟件對發動機缸體疲勞試驗工況進行有限元模擬仿真。通過對試驗結果與有限元計算結果的差異對比和原因分析，對有限元分析條件進行修正，從而發現缸口位置開裂的真正原因，給出相應改進方案，并得到了試驗驗證。
關鍵詞：Abaqus 有限元 高周疲勞強度 缸體疲勞試驗
渦輪是航空發動機中熱負荷和機械負荷最大的部件，其中渦輪葉片的工作環境尤為惡劣，在發動機循環中，承受著燃燒后的高溫高壓燃氣沖擊，其制造技術也被列為現代航空發動機的關鍵技術。發動機性能很大程度上取決于渦輪進口溫度的高低，而渦輪葉片材料的影響限制了其溫度的控制。
為提高渦輪葉片的性能和使用壽命，進而提高發動機的性能，采用氣膜冷卻技術具有其代表性，同時對氣膜孔加工技術提出了更高要求
曲軸是引擎的主要旋轉機件，裝上連桿后，可承接連桿的上下(往復)運動變成循環(旋轉)運動。是發動機上的一個重要的機件，其材料是由碳素結構鋼或球墨鑄鐵制成的，有兩個重要部位：主軸頸，連桿頸，（還有其他）。曲軸加工又是怎樣的呢？
一、曲軸加工大概分幾步？毛坯（小型曲軸為鍛造、大型曲軸為球墨鑄鐵鑄造），鍛造時是將棒料燒紅后通過多道鍛模，鍛成多拐平面狀，在紅熱狀態下最后一道工序將各拐擰轉到相應的角度
