重型超长镗杆接长装置：设计与分析助力精镗缸机升级

精镗缸机作为加工低速大马力柴油机缸套的专用重型设备，其镗杆直径200 - 400mm，长度6 - 12m。随着柴油机改进，缸套变长，传统制作更长镗杆面临周期长、成本高及安装调试精度要求高的难题。本文以中型精镗缸机镗杆为研究对象，设计接长装置并分析，为拓展加工行程提供新思路。

重型超长镗杆接长装置的结构设计

精镗缸机结构及镗杆的工况分析

精镗缸机由主传动、进给、夹紧等多部分构成。原镗杆直径300mm，长7m，长径比23.3，重3.4t，属重型超长镗杆。其有4个工况：工况1用于装卸工件等，两点支撑；工况2刀具在缸套入口，三点支撑；工况3刀具在前后支座中间，四点支撑；工况4刀具在缸套出口，支撑同工况3但前端小部分悬伸。缸套长2695mm，内孔f500H8，圆度≤0.05mm，表面粗糙度Ra 1.6μm，材质为蠕墨球铁，因长度超原镗杆加工范围，需设计接长装置。

接长装置的结构设计

接长装置中，接长镗杆通过台阶孔与原镗杆定位，两肩面压紧，端键传递动力，用内六角螺钉拧紧。二者用双头螺栓等紧固，接长镗杆左端设定位止口和端面键槽，可与原传动机构相连或与同类型装置组装，方便延长加工长度。

重型超长镗杆接长装置的受力分析

组装后镗杆总长7.7m，长径比25.67，质量3.7t。为保证强度和精度，对接长装置进行静动态分析。工况1两点支撑受重力影响大，进行静态分析；工况3刀具切削变形最大，进行动态特性分析。UG建模后用NX Nastran分析，对零件理想化处理，合理划分网格。材料选用QT600 - 3、45钢、40Cr等。仿真时设置接触、施加重力和螺栓预紧力，结果显示各零件安全系数足够，满足静态要求。

接长装置的动态特性分析

实特征值分析

以Lanczos法求解实特征值，网格和接触设置同静态分析。建立圆柱坐标系，固定相关自由度，因接长装置低速运行，提取前四阶模态分析。结果显示一阶固有频率87.02Hz，而实际加工转速30r/min远低于此，不会共振，三、四阶振型频率更高，同样不会共振。

直接频率响应分析

将实特征值分析参数导入直接频率响应分析，在刀尖点施加载荷并设置扫频。分析结果表明，Z向频率位移最大，X向次之，Y向最小；刀尖综合位移在0.5 - 20Hz增量小，利于提高转速；实际加工转速下，刀尖综合频率位移0.0106mm，满足缸套加工圆度要求。

结束语

本文基于精镗缸机镗杆工况提出接长装置，经NX Nastran分析，该装置静态安全系数高，低速切削不共振，刀尖振动满足加工要求，试验验证其合理可靠，可推广至类似重型超长镗杆接长设计。