基于汽车发动机飞轮的设计与制造

参考方案一的优化结果用于这几个参数，构造几何，仅将H3，R3和L3最为三维实体的设计变量，将二维优化结果与三维优化设计变量的选取结合起来能够更加有的放矢，提高工作效率。

这里分别对发动机飞轮的二维轴对称模型和三维1/4实体模型，进行了参数化建模、动态有限元分析及形状优化。将优化后的尺寸与同类型发动机飞轮的参考尺寸进行了分析和较，在满足飞轮设计要求的前提下减轻了飞轮的重量，优化结果是令人满意的

在结果的概念性设计阶段可以利用二维轴对称模型初步优化。三维实体模型的优化可建立在轴对称模型优化的基础上。实体模型单元节点数较多，应注意在优化循环过中参数的设置。

基于有限元法的参数化建模可以快速动态的修改模型动态得到各种分析结果，并可以进行优化分析，实践证明，利用数化建模可以大大地提高效率，并且可以在设计阶段的合理范围内任意取值进行分析，有利于缩短设计周期，降低制造成本。

4飞轮浇铸工艺的设计

4.1 无冒口铸造方案的确定

飞轮其结构尺寸及铸造工艺见图12，该工艺的优点是工艺成熟，铸质量稳定，无缩口，缩凹缺陷。缺点是组织部均匀，口附近晶粒粗大，动平衡试验时需在对面钻1~孔。为了获得组织致密的铸件，在均衡凝固理论的指导下，最终确定该飞轮采用无冒口的铸造工艺。

4.2 无冒口方案的设计与实施

工艺方案见图13该方案实施后，铸件没有锁孔，缩凹缺陷，也没有气孔、夹砂等缺陷，很快就投入批量生产。至今效果良好，铸件质量稳定，综合废品率低，动平衡试验只需钻一个浅孔活着不需要钻孔。

- 17 -

图12 工艺方案图 图13 工艺方案图

4.3生产过程中应注意事项

（1）铁液中c、Si含量在规定范围内应尽量使c高Si，增大共晶石墨膨胀量。

（2）尽可能降低浇注温度，减小液态收缩量。

（3）砂型硬度>75，透气性>100.型砂配比及性能见表1。

5、飞轮的加工工艺及流程

5.1飞轮主要加工技术要求分析

坯件需经时效处理，喷丸后不得有残砂。坯件不允许有裂纹、气孔、砂眼、夹渣、冷隔、疏松等缺陷，不允许有锈蚀。力学性能：σb≥250MPa（本体）；零件图如图14所示：

- 18 -

图14 零件图

该零件属于多孔类盘型零件。平面和孔系都有行位公差要求，从零件图可知：该零件的左、右端面精度要求较高 ，采用粗车—半精车—精车的方法加工到设计要求。

A平面φ227的外圆为压装齿圈面，因此该圆弧面必须与A基准保持较高的的同轴度和较高的公差，才能和齿圈内孔保证很好的过盈配合而保证飞轮在运转过程中不会导致齿圈脱落。

A平面的外圆台阶相对于φ26的内孔有圆跳动和平面度要求，在后续分析加工方案时应保证该跳动和平面度要求，同时区域还有粗糙度要求，将粗、精加工分开使其达到要求。

B平面有相对于A基准有平行度和平面度要求，C平面有相对于B基准有平行度要求，均采用粗车---精车的加工方法。

对于φ26、φ60的孔分别为离合器安装孔和轴承安装孔，精度要求高，公差要求严格。该孔也应该粗、精加工分开，以达到设计要求，零件如图15所示。

- 19 -

图15 零件图

对于螺纹孔系和销孔系其形位公差也有很高的要求，同时对孔的粗糙度也有要求。3﹣φ8的销孔对基准A也有位置度得要求，同时6-M8×1.25-6H深13螺纹孔和销孔在同一个圆周上。φ6F7的销孔和6﹣φ10.5的法兰孔同一个圆周上，因此钻加工时为保证位置度要求应该设计工装时应该有钻模和钻模套，可以保证孔与孔之间的位置度关系和减少加工工序，从而达到尺寸要求及减少加工时间提高产量。在安排钻孔工序时要考虑钻孔能达到的粗糙度等级，精度要求较高的销孔可以先用小于该孔的铰刀进行粗加工后用镗刀进行精镗销孔。

5.2工艺方案分析

选择定位基准 选择左端面的φ227的台阶外圆面（压装齿圈外圆）作为定位精基准，粗车左端面。这样可以保证端面跳动、圆跳动及平行度的要求，被选为精基准的面在第一道工序来加工，选择粗基准的面应尽量平整，粗糙度只想对较小的面，这样有利于加工后的精基准定位性能较高。

拟定工艺方案 由于各表面加工方法及粗精基准已基本确定，现按照“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”、“基准先行”的原则。

5.3飞轮机械加工工艺路线的制定

- 20 -