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柴油机孔系加工在柴油机的生产制造中占有很重要的比例,孔系加工质量的好坏直接影响着柴油机的使用性能,如何保证缸盖的高精度、高同轴度孔及机身的复合螺栓深孔等柴油机典型孔系的加工精度是柴油机制造过程中的关键技术之一。目前,我国柴油机孔系加工的工艺规程主要依据手册及自身加工经验来制定的,这种传统的孔系加工现状导致其加工精度难以保证。本文以柴油机典型孔系为研究对象,在面向精度控制的工艺分析的基础上,基于数控加工仿真、统计过程控制及有限元仿真研究了柴油机孔系加工精度的控制方法,最后开发面向工艺精度控制的柴油机孔系虚拟制造系统,从而达到优化柴油机孔系加工工艺,提高孔系加工精度的目的。本文的主要研究内容如下:(1)针对目前柴油机孔系加工精度低、深孔轴线偏移量大的现状,从系统需求出发,确定了系统的体系结构,进而对系统业务流程进行了分析,并提出本文研究的四项关键技术,为下文的理论研究奠定基础。(2)在面向精度控制的加工工艺分析的基础上了,基于VERICUT对柴油机孔系关键工序加工进行数控加工仿真,并对仿真结果进行了分析。结果表明,在缸盖关键工序加工过程中,无过切与欠切现象发生,关键尺寸达到了孔系的精度要求,从而验证了孔系的几何精度,保证数控加工过程的准确性。(3)在数控加工过程无误的前提下,对数控加工后的柴油机关键孔系的尺寸参数进行了样本采集,基于统计过程控制对样本数据进行了统计分析并绘制出控制图,判定孔系加工质量的稳定性。出现异常情况时,对产生异常的原因进行了分析并对加工工艺进行了改进,从而达到了对孔系加工精度的有效控制。(4)针对深孔加工导向精度差、轴线偏移量大的现状,采用数值分析方法从导向块位置、刀杆自重和切削深度三方面研究了深孔枪钻加工过程中孔轴线偏移机理与控制工艺,结果表明:导向块位置对深孔轴线偏移量影响显著,最优夹角组合为70°和180°;刀杆自重对深孔轴线偏移影响很小,可以忽略;深孔轴线偏移量随切削深度增加会显著变大。(5)通过以上理论与关键技术的研究,开发了面向工艺精度控制的柴油机孔系虚拟制造系统,并进行了实例应用,从而验证了系统运行的可行性和有效性。