【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 —組成環(huán)的公差?！狝iT [6] 10 毛壞尺寸的確定 曲軸毛壞總長(zhǎng) 437mm+兩端銑 4mm+兩端磨 1mm=442mm. 毛壞主軸頸Φ 50mm+粗車(chē) 2mm+精車(chē) 1mm+磨削 =，法蘭盤(pán)Φ ,小頭外圓Φ 、Φ 、Φ . 毛壞連桿軸頸Φ 42mm+粗車(chē) 2mm+精車(chē) 1mm+磨削 =. 毛壞平衡重外圓 R73mm+粗車(chē) 2mm+精車(chē) 1mm+磨削 =，大頭寬 115mm,小頭寬 85mm. 曲軸二維工藝規(guī)程的編制 曲軸加工工藝過(guò)程 曲軸的材料為鑄鐵，發(fā)動(dòng)機(jī)為 4 缸驅(qū)動(dòng)，因此曲軸可分為 4 段曲軸，小頭連齒輪及凸輪：大頭為動(dòng)力輸出。其加工工藝過(guò)程如表 所示。 表 工序目錄表 工序號(hào) 工序名稱(chēng) 設(shè)備名稱(chēng) 10 銑兩端面、鉆中心孔 銑端面鉆中心孔機(jī)床 20 車(chē)與主軸頸同軸的軸頸 數(shù)控車(chē)床 30 車(chē)所有連桿軸頸 數(shù)控車(chē)床 40 銑平衡重 銑床 50 鉆法蘭盤(pán)導(dǎo)向孔 鉆床 60 加工孔 70 鉆油孔 深孔組合鉆床 80 車(chē)油孔倒角及所有倒角 數(shù)控車(chē)床 90 銑鍵槽 銑床 100 去毛刺，中間檢驗(yàn)， 清洗 110 軸頸表面淬火 中頻表面淬火機(jī) 120 磁力探傷 130 磨與主軸頸同軸的軸頸 數(shù)控磨床 140 磨所有連桿軸頸 數(shù)控磨床 150 動(dòng)平衡檢查、去除不平衡質(zhì)量 動(dòng)平衡機(jī)立式鉆床 160 拋光 拋光機(jī) 170 清洗，尺寸檢驗(yàn)，入庫(kù) 清洗機(jī) 11 車(chē)端面鉆中心孔 基于曲軸中心孔是曲軸加工最原始、最重要的工藝基準(zhǔn)，其尺寸精度、位置精度以及表面質(zhì)量對(duì)整個(gè)曲軸加工起著非常中重要的作用和指導(dǎo)思想。通常，曲軸這類(lèi)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、精度要求高的軸類(lèi)零件，都是以 中心孔為基準(zhǔn)進(jìn)行車(chē)、磨、銑等機(jī)械加工的。因此，要保證曲軸的加工質(zhì)量，必須首先確保中心孔的加工精度。其具體要求如下： ⑴ 必須保證兩中心孔的圓度、圓錐角度等尺寸精度，以確保中心孔與定位頂針的良好接觸。 ⑵ 必須保證兩中心孔的同軸度，以確保兩中心孔與兩定位頂針同時(shí)接觸。 ⑶ 必須保證中心孔主錐面的表面粗糙度為 ，且無(wú)毛刺、傷痕等缺陷。 曲軸中心孔加工一直以來(lái)用以下三道工序來(lái)完成，如圖 所示。 圖 曲軸中心孔加工示意圖 ⑴ 以 V形夾具定位曲軸兩端的主頸毛坯面銑兩端 面，如圖 a 所示。 ⑵ 以平面定位曲軸的一個(gè)端面，另一端面以自動(dòng)定心 V形夾具定位，其中的一個(gè)主軸頸毛坯面打中心孔 A，如圖 所示。 ⑶ 以頂針定位中心孔 A，另一端以自動(dòng)定心 V形夾具定位另一主軸頸毛坯面打中心孔 B，如圖 所示。 動(dòng)平衡去重 曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中作高速定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的重要零件，當(dāng)其回轉(zhuǎn)軸線與質(zhì)量軸線不重合，即存在著偏重時(shí)，在高速回轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生較大的離心慣性力，甚至慣性力矩 。這些呈周期變化的慣性力所引起的強(qiáng)迫振動(dòng)，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性，并 導(dǎo)致了相關(guān) 12 零部件的磨損加劇，嚴(yán)重影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的 使用壽命。曲軸動(dòng)平衡是為了消除或盡量減少工件的質(zhì)量偏心，為提高發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量而采取的重要措施。 (1)平衡校正的原理：動(dòng)平衡的實(shí)質(zhì)是以測(cè)量不平衡量的大小和方位為依據(jù)，在若干個(gè)預(yù)先選擇的教正平面上，用去重的方法改變旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量分布，使其質(zhì)量軸線與回轉(zhuǎn)軸線趨于一致，籍以達(dá)到動(dòng)平衡的目的。受曲軸形狀和許可去重位置的限制，一般四缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的四個(gè)校正面位于其兩端和中間主軸頸的兩側(cè)，并且只可在規(guī)定的扇形配重快上進(jìn)行動(dòng)平衡去重。 (2)平衡校正過(guò)程的實(shí)現(xiàn)：實(shí)施曲軸動(dòng)平衡校正的專(zhuān)用設(shè)備有很多種，雖然它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上和自動(dòng)化程度上 差別很大，單基本功能相同，都由檢測(cè)不平衡量、校正去重和校驗(yàn)分類(lèi)這三項(xiàng)內(nèi)容組成。根據(jù)裝卸料、輸送和鉆孔去重等作業(yè)過(guò)程中人工參與程度的不同，有全自動(dòng)、半自動(dòng)、機(jī)動(dòng)之分；而按設(shè)置的工位數(shù)，有可分為單工位、雙工位的專(zhuān)機(jī)和多工位的自動(dòng)線；另外在去重方式上，既有單動(dòng)力頭的，也有多動(dòng)力頭的，至于在其他技術(shù)環(huán)節(jié)上的差異就更多了。 圖 系統(tǒng)框表明了曲軸動(dòng)平衡中測(cè)量、校正去重與檢測(cè)三者之間的關(guān)系，測(cè)量工位兩傳感器 a、 b產(chǎn)生的反映工件不平衡量的模擬信號(hào)經(jīng)處理后輸入微機(jī)控制系統(tǒng)，同時(shí)輸入的還有回轉(zhuǎn)基準(zhǔn)信號(hào)。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后，即可 確定在工件各校正面上的等效不平衡量，也就是在各個(gè)扇形配重塊確定位置的去重量，進(jìn)而再轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的以鉆孔深度表示的去重信號(hào)。在微機(jī)系統(tǒng)的控制下，工件由測(cè)量階段轉(zhuǎn)入去重階段，鉆孔動(dòng)力頭在不同的去重點(diǎn)根據(jù)指令要求的深度進(jìn)給，完成不平衡量的去除。 從前面的介紹可知，在確定曲軸不平衡量的過(guò)程中，工件和系統(tǒng)本身的一些誤差因素，或多或少會(huì)對(duì)校正去重的準(zhǔn)確性帶來(lái)影響，故經(jīng)過(guò)上述動(dòng)平衡后的曲軸還的在加以校驗(yàn)，即在測(cè)量工位再進(jìn)行一次復(fù)測(cè)，若測(cè)量結(jié)果表明還沒(méi)達(dá)到平衡校正要求，則還需做第二次校正去重。通常，把第一輪平衡校正稱(chēng)為“粗 ”平衡，把第二輪稱(chēng)為“精”平衡。曲軸經(jīng)第二輪去重作業(yè)后還需再作校驗(yàn)，如果測(cè)量結(jié)果還未達(dá)到要求，則被判為“不合格”，將通過(guò)人工去重方式進(jìn)行返修。出現(xiàn)“不合格”的情況往往是初始不平衡量過(guò)大造成的，但由于現(xiàn)代轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工中，均設(shè)有打質(zhì)量中心孔的前道工序，使工件的初始不平衡量能得到有效的控制，所以經(jīng)動(dòng)平衡判為不合格得數(shù)量一般很少。 13 圖 清洗時(shí)間和清洗壓力 （ 1）清洗時(shí)間：根據(jù)試驗(yàn)，被清洗零件的清洗時(shí)間在 30~40s 內(nèi)時(shí)，清洗效果最好，但清洗時(shí)間與吹凈方法有關(guān)，如果清洗與吹凈同時(shí)進(jìn)行，則清洗效果能達(dá)到 95%以上，如果清洗與吹凈交替進(jìn)行，則清洗效果為 91%，如果選擇最合適的清洗液，則清洗效果僅達(dá)到 85﹪ 。 清洗效果為：清洗效果 =清洗前機(jī)械雜質(zhì)質(zhì)量 遺留量 /清洗前機(jī)械雜質(zhì)質(zhì)量 *100% 檢 測(cè) 去重 測(cè) 量 模擬信號(hào)處理 A/D 轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)處理 工件 下道工序 取走返修 合 格 不合格 不合格 合格 下道工序 14 圖 圖 （ 2）清洗壓力：曲軸清洗一般為 640Kpa. 清洗劑及其溫度 （ 1）清洗劑一般分成四類(lèi)： A、堿性溶劑 — 常用的有苛性鈉、硅酸鈉、磷酸三鈉、亞硝酸鈉等堿性化合物，其水溶液呈堿性反應(yīng)。它的去污原理是通過(guò)皂化反應(yīng)，是不溶與水的油脂變成溶與水的物質(zhì)而被清除。 B、石油溶劑 — 主要是石油、煤石油、又有能源油和航空汽油。其優(yōu)點(diǎn)是具有軟化和溶解油污的能力，清洗效果好，其缺點(diǎn)是閃點(diǎn)低、易揮發(fā)、易燃燒、有一定毒性，對(duì)地面、空氣和環(huán)境造成污染 ；石油有是能源物質(zhì)，不僅成本高而且浪費(fèi)資源。 C、有機(jī)溶劑 — 主要是氯代烴和芳香烴類(lèi)的三氯乙烯、三氯乙烷、四氯乙烯、四氯化碳和二甲苯等。它具有清洗效率高，清洗效果好等優(yōu)點(diǎn)，但由于三氯乙烯、二甲苯等毒性較大，因而，在采用時(shí)必須配備相應(yīng)的環(huán)保設(shè)備。 D、化學(xué)清洗劑 — 是以水為溶劑，以“非離子型表面活性劑”為溶質(zhì)配置而成的水溶性情洗劑。 (2)清洗溫度 采用不同的清洗劑，清洗效果有所不同；統(tǒng)一種清洗劑的清洗溫度不同，清洗效果也有所不同。一般當(dāng)溫度從常溫提高 10186。C~15186。C 時(shí)，清洗速度約提高一倍。根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，清洗 液溫度 30186。~40186。C 為宜。這不僅可以大量節(jié)約能源，而且有利于防止清洗過(guò)程中的熱變形和改善勞動(dòng)條件。 曲軸的檢驗(yàn) 由于曲軸在加工過(guò)程中受到刀具和夾具的力，易產(chǎn)生裂紋，將會(huì)影響其正常工作， 15 所以曲軸在加工完成后要進(jìn)行隱蔽缺陷的檢驗(yàn)，一般有以下幾種方法： （ 1）磁力探傷 磁力探傷是利用電磁原理來(lái)檢驗(yàn)金屬零件的隱蔽缺陷，當(dāng)磁通量通過(guò)被檢零件時(shí)，若零件內(nèi)部有裂紋，則在裂紋部位會(huì)由于磁力線的外泄形成局部的磁極，產(chǎn)生一對(duì)有S、 N極的局部磁場(chǎng)。若在零件表面上撒以磁性鐵粉，或?qū)㈣F粉與油的混合液通過(guò)零件表面，鐵粉就 被磁化并吸附在裂紋處，從而顯現(xiàn)出裂紋的位置和大下。 磁力探傷時(shí)，必須使磁力線垂直地通過(guò)裂紋，因?yàn)榱鸭y平行于磁場(chǎng)時(shí)，磁力線偏散很小，就難以發(fā)現(xiàn)裂紋。 用磁力探傷法檢查零件時(shí)，根據(jù)裂紋可能產(chǎn)生的位置和方向，可采用縱向磁化法及周向磁化法。 縱向磁化法是將被檢零件置于馬蹄形電磁鐵的兩極之間，當(dāng)線圈繞組通以電流時(shí)，電磁鐵產(chǎn)生磁通，經(jīng)過(guò)零件形成封閉磁路，在零件內(nèi)產(chǎn)生平行于零件軸線的縱向磁場(chǎng)，就可以發(fā)現(xiàn)橫向裂紋。 周向磁化法是利用電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí)產(chǎn)生的環(huán)形磁場(chǎng)進(jìn)行磁化。檢驗(yàn)時(shí)使電流直接通過(guò)零件，在零件圓周表面產(chǎn)生環(huán)形橫向磁 場(chǎng)，便可發(fā)現(xiàn)零件表面平行于軸線的縱向裂紋。 磁力探傷用的磁粉通常采用具有高導(dǎo)磁率的四氧化三鐵鐵粉，粒度為 2μ m~5μ m。磁粉可干用，也可以將磁粉與液體混合成懸浮液，但所用的液體應(yīng)透明澄清，粘度要低。而且滲透性應(yīng)較好，且對(duì)被檢零件無(wú)腐蝕，通常采用煤油、變壓油或柴油，在每升溶液中加入 20g~30g四氧化三鐵鐵粉。 零件經(jīng)磁化檢查后必須進(jìn)行退磁，退磁的方法可分為交流退詞法和直流退詞法。 交流退磁法是將零件從交流磁場(chǎng)中漫漫退出或是將零件放在交變磁場(chǎng)中，逐漸減少磁場(chǎng)電流，直至電流為零。采用交流退磁法只能使零件表面退磁 ，但它退磁速度快，因此應(yīng)用廣泛。 直流退磁發(fā)適用于直流磁化的零件，它們利用原直流磁場(chǎng)，不斷改變其磁場(chǎng)方向，并逐漸使磁化電流降至零。曲軸一般采用直流退磁法。 （ 2）熒光探傷 熒光探傷是利用滲透到缺陷內(nèi)的熒光物質(zhì)，在紫外線激發(fā)后發(fā)出可見(jiàn)光，將零件表面上的缺陷顯示出來(lái)。 熒光探傷是利用熒光物質(zhì)受激發(fā)光的原理。熒光物質(zhì)通常采用拜爾熒光黃及滲透性強(qiáng)的煤油、航空油等石油產(chǎn)品，當(dāng)熒光物質(zhì)受到紫外線照射后，其分子吸收能量處于不穩(wěn)定的激發(fā)狀態(tài)，分子由激發(fā)狀態(tài)過(guò)渡到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，熒光物質(zhì)放出能量發(fā)光， 16 產(chǎn)生熒光現(xiàn)象。采用熒光探 傷時(shí)，可將被檢零件的表面侵入熒光滲透液內(nèi)約 30min，然后用乳化劑清洗零件表面，用溫水（ 30℃～ 42℃）洗凈。為吸出滲透在零件表面缺陷內(nèi)的熒光液顯示缺陷，應(yīng)在零件表面上均勻地涂上一層顯像劑，然后用紫外線照射。 熒光滲透液應(yīng)是由發(fā)光強(qiáng)的熒光物質(zhì)和滲透性強(qiáng)油液配制而成 無(wú)論是干性或濕性顯像劑，都應(yīng)具有良好的附著力和毛細(xì)作用，以利于將滲入在缺陷內(nèi)的熒光物質(zhì)吸至表面，顯像劑本身不應(yīng)具有熒光性能，對(duì)金屬無(wú)腐蝕，對(duì)人體無(wú)毒性，易被沖洗。干性顯像劑顆粒要細(xì)，一般應(yīng)用 1000 目 /c ㎡～ 6000 目 /c ㎡篩子篩過(guò)。通常顯像劑有氧化鎂、滑石粉等。目前應(yīng)用的 D— 100 熒光顯像劑，使用效果好。 D— 100 熒光顯像劑是由火棉膠 55﹪、丙酮 16﹪，無(wú)水酒精 14﹪、苯 9﹪、二甲苯 60﹪組成的混合液，并取這種混合液 100ml與 5﹪鋅白混合制成 D— 100 熒光顯像劑。 （ 3）著色探傷 著色探是利用毛細(xì)管現(xiàn)象顯示零件表面缺陷。將零件表面侵泡在著色劑中，使著色劑滲透到零件表面缺陷內(nèi)，然后取出擦凈。再在零件表面涂一層顯像粉（常用高嶺土粉），因毛細(xì)現(xiàn)象，侵入到缺陷內(nèi)的著色劑將會(huì)滲透到顯像粉中而呈現(xiàn)出缺陷。 著色探傷不需專(zhuān)用設(shè)備，只需配制著色劑。著色劑是 用煤油 80﹪、變壓器油 15﹪、松節(jié)油 5﹪，蘇丹紅Ⅲ 10﹪ g/L 混合而成。但著色探傷靈敏度較差。 加工工藝過(guò)程的改進(jìn) 在曲軸的加工工藝方面， 一般采用正火處理曲軸，為表面處理做好組織準(zhǔn)備，表面強(qiáng)化處理一般采用感應(yīng)淬火或氮化工藝。采用數(shù)控車(chē)床、數(shù)控內(nèi)銑床、數(shù)控車(chē)?yán)驳认冗M(jìn)設(shè)備對(duì)主軸頸、連桿軸頸進(jìn)行數(shù)控車(chē)削、內(nèi)銑削、 高速外銑加工 ，以有效減少曲軸加工的變形量。 現(xiàn)介紹一款型號(hào)為 VDF 315 OM4 的高速隨動(dòng)外銑床的性能。該機(jī)床是德國(guó)BOEHRINGER 公司專(zhuān)為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸設(shè)計(jì)制造的柔性數(shù)控銑床，該設(shè)備應(yīng)用 工件回轉(zhuǎn)和銑刀進(jìn)給伺服連動(dòng)控制技術(shù)，可以一次裝夾不改變曲軸回轉(zhuǎn)中心隨動(dòng)跟蹤銑削曲軸的連桿軸頸。采用一體化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)床身，工件兩端電子同步旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特點(diǎn)；使用 SIEMENS 840D CNC 控制系統(tǒng)，設(shè)備操作說(shuō)明書(shū)在人機(jī)界面上，通過(guò)輸入零件的基本參數(shù)即可自動(dòng)生成加工程序，可以加工長(zhǎng)度 450～ 700mm、回轉(zhuǎn)直徑在 380mm 以內(nèi)的各種曲軸，連桿軸頸直徑誤差為 177。 。 17 圖 切削過(guò)程工件分析圖 CNC 曲軸磨床：以德國(guó)埃爾溫勇克機(jī)器制造有限公司（ JUNKER）的擺動(dòng)跟蹤系列磨床為例，該設(shè)備采用了用于高速加工的 CBN 砂輪和使用油冷卻曲軸的組合，適用于加工汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，質(zhì)量可靠。主要性能有：在加工過(guò)程中檢測(cè)并修正軸頸圓度和尺寸；帶有 “ 學(xué)習(xí)功能 ” 的控制系統(tǒng)，附加對(duì)圓度偏差和干擾量的自動(dòng)補(bǔ)償，可進(jìn)行補(bǔ)償?shù)母蓴_量是：溫度，機(jī)械及動(dòng)力影響，磨削余量的變化，材料以及金相結(jié)構(gòu)的變化，砂輪的可切削性，機(jī)床的磨損狀況；磨削主軸頸和連桿軸頸一次裝夾，理論上的偏差為零；切入式磨削及擺動(dòng)式磨削；對(duì) “ 敏感工件 ” 的支撐，在主軸上采 用自動(dòng)對(duì)中心的三點(diǎn)式中心架； CNC 控制的冷卻劑供給保障了磨削區(qū)域的持久用量；采用