【文章內容簡介】 —組成環(huán)的公差?！狝iT [6] 10 毛壞尺寸的確定 曲軸毛壞總長 437mm+兩端銑 4mm+兩端磨 1mm=442mm. 毛壞主軸頸Φ 50mm+粗車 2mm+精車 1mm+磨削 =，法蘭盤Φ ,小頭外圓Φ 、Φ 、Φ . 毛壞連桿軸頸Φ 42mm+粗車 2mm+精車 1mm+磨削 =. 毛壞平衡重外圓 R73mm+粗車 2mm+精車 1mm+磨削 =，大頭寬 115mm,小頭寬 85mm. 曲軸二維工藝規(guī)程的編制 曲軸加工工藝過程 曲軸的材料為鑄鐵，發(fā)動機為 4 缸驅動，因此曲軸可分為 4 段曲軸，小頭連齒輪及凸輪：大頭為動力輸出。其加工工藝過程如表 所示。 表 工序目錄表 工序號 工序名稱 設備名稱 10 銑兩端面、鉆中心孔 銑端面鉆中心孔機床 20 車與主軸頸同軸的軸頸 數(shù)控車床 30 車所有連桿軸頸 數(shù)控車床 40 銑平衡重 銑床 50 鉆法蘭盤導向孔 鉆床 60 加工孔 70 鉆油孔 深孔組合鉆床 80 車油孔倒角及所有倒角 數(shù)控車床 90 銑鍵槽 銑床 100 去毛刺，中間檢驗， 清洗 110 軸頸表面淬火 中頻表面淬火機 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 動平衡檢查、去除不平衡質量 動平衡機立式鉆床 160 拋光 拋光機 170 清洗，尺寸檢驗，入庫 清洗機 11 車端面鉆中心孔 基于曲軸中心孔是曲軸加工最原始、最重要的工藝基準，其尺寸精度、位置精度以及表面質量對整個曲軸加工起著非常中重要的作用和指導思想。通常，曲軸這類結構比較復雜、精度要求高的軸類零件，都是以 中心孔為基準進行車、磨、銑等機械加工的。因此，要保證曲軸的加工質量，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接觸。 ⑶ 必須保證中心孔主錐面的表面粗糙度為 ，且無毛刺、傷痕等缺陷。 曲軸中心孔加工一直以來用以下三道工序來完成，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端面，另一端面以自動定心 V形夾具定位，其中的一個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。 動平衡去重 曲軸是發(fā)動機中作高速定軸轉動的重要零件，當其回轉軸線與質量軸線不重合，即存在著偏重時，在高速回轉過程中產(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迫振動，降低了發(fā)動機運行時的穩(wěn)定性，并 導致了相關 12 零部件的磨損加劇，嚴重影響了發(fā)動機的 使用壽命。曲軸動平衡是為了消除或盡量減少工件的質量偏心，為提高發(fā)動機質量而采取的重要措施。 (1)平衡校正的原理：動平衡的實質是以測量不平衡量的大小和方位為依據(jù)，在若干個預先選擇的教正平面上，用去重的方法改變旋轉體的質量分布，使其質量軸線與回轉軸線趨于一致，籍以達到動平衡的目的。受曲軸形狀和許可去重位置的限制，一般四缸發(fā)動機曲軸的四個校正面位于其兩端和中間主軸頸的兩側，并且只可在規(guī)定的扇形配重快上進行動平衡去重。 (2)平衡校正過程的實現(xiàn)：實施曲軸動平衡校正的專用設備有很多種，雖然它們在結構上和自動化程度上 差別很大，單基本功能相同，都由檢測不平衡量、校正去重和校驗分類這三項內容組成。根據(jù)裝卸料、輸送和鉆孔去重等作業(yè)過程中人工參與程度的不同，有全自動、半自動、機動之分；而按設置的工位數(shù)，有可分為單工位、雙工位的專機和多工位的自動線；另外在去重方式上，既有單動力頭的，也有多動力頭的，至于在其他技術環(huán)節(jié)上的差異就更多了。 圖 系統(tǒng)框表明了曲軸動平衡中測量、校正去重與檢測三者之間的關系，測量工位兩傳感器 a、 b產(chǎn)生的反映工件不平衡量的模擬信號經(jīng)處理后輸入微機控制系統(tǒng)，同時輸入的還有回轉基準信號。經(jīng)過數(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，也就是在各個扇形配重塊確定位置的去重量，進而再轉換成為相應的以鉆孔深度表示的去重信號。在微機系統(tǒng)的控制下，工件由測量階段轉入去重階段，鉆孔動力頭在不同的去重點根據(jù)指令要求的深度進給，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程中，工件和系統(tǒng)本身的一些誤差因素，或多或少會對校正去重的準確性帶來影響，故經(jīng)過上述動平衡后的曲軸還的在加以校驗，即在測量工位再進行一次復測，若測量結果表明還沒達到平衡校正要求，則還需做第二次校正去重。通常，把第一輪平衡校正稱為“粗 ”平衡，把第二輪稱為“精”平衡。曲軸經(jīng)第二輪去重作業(yè)后還需再作校驗，如果測量結果還未達到要求，則被判為“不合格”，將通過人工去重方式進行返修。出現(xiàn)“不合格”的情況往往是初始不平衡量過大造成的，但由于現(xiàn)代轎車發(fā)動機曲軸加工中，均設有打質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)動平衡判為不合格得數(shù)量一般很少。 13 圖 清洗時間和清洗壓力 （ 1）清洗時間：根據(jù)試驗，被清洗零件的清洗時間在 30~40s 內時，清洗效果最好，但清洗時間與吹凈方法有關，如果清洗與吹凈同時進行，則清洗效果能達到 95%以上，如果清洗與吹凈交替進行，則清洗效果為 91%，如果選擇最合適的清洗液，則清洗效果僅達到 85﹪ 。 清洗效果為：清洗效果 =清洗前機械雜質質量 遺留量 /清洗前機械雜質質量 *100% 檢 測 去重 測 量 模擬信號處理 A/D 轉換 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： 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。它的去污原理是通過皂化反應，是不溶與水的油脂變成溶與水的物質而被清除。 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)點是具有軟化和溶解油污的能力，清洗效果好，其缺點是閃點低、易揮發(fā)、易燃燒、有一定毒性，對地面、空氣和環(huán)境造成污染 ；石油有是能源物質，不僅成本高而且浪費資源。 C、有機溶劑 — 主要是氯代烴和芳香烴類的三氯乙烯、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，但由于三氯乙烯、二甲苯等毒性較大，因而，在采用時必須配備相應的環(huán)保設備。 D、化學清洗劑 — 是以水為溶劑，以“非離子型表面活性劑”為溶質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。一般當溫度從常溫提高 10186。C~15186。C 時，清洗速度約提高一倍。根據(jù)國外經(jīng)驗，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程中的熱變形和改善勞動條件。 曲軸的檢驗 由于曲軸在加工過程中受到刀具和夾具的力，易產(chǎn)生裂紋，將會影響其正常工作， 15 所以曲軸在加工完成后要進行隱蔽缺陷的檢驗，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檢驗金屬零件的隱蔽缺陷，當磁通量通過被檢零件時，若零件內部有裂紋，則在裂紋部位會由于磁力線的外泄形成局部的磁極，產(chǎn)生一對有S、 N極的局部磁場。若在零件表面上撒以磁性鐵粉，或將鐵粉與油的混合液通過零件表面，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，必須使磁力線垂直地通過裂紋，因為裂紋平行于磁場時，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，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，當線圈繞組通以電流時，電磁鐵產(chǎn)生磁通，經(jīng)過零件形成封閉磁路，在零件內產(chǎn)生平行于零件軸線的縱向磁場，就可以發(fā)現(xiàn)橫向裂紋。 周向磁化法是利用電流通過導線時產(chǎn)生的環(huán)形磁場進行磁化。檢驗時使電流直接通過零件，在零件圓周表面產(chǎn)生環(huán)形橫向磁 場，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，但所用的液體應透明澄清，粘度要低。而且滲透性應較好，且對被檢零件無腐蝕，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中漫漫退出或是將零件放在交變磁場中，逐漸減少磁場電流，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，不斷改變其磁場方向，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的熒光物質，在紫外線激發(fā)后發(fā)出可見光，將零件表面上的缺陷顯示出來。 熒光探傷是利用熒光物質受激發(fā)光的原理。熒光物質通常采用拜爾熒光黃及滲透性強的煤油、航空油等石油產(chǎn)品，當熒光物質受到紫外線照射后，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)過渡到穩(wěn)定狀態(tài)時，熒光物質放出能量發(fā)光， 16 產(chǎn)生熒光現(xiàn)象。采用熒光探 傷時，可將被檢零件的表面侵入熒光滲透液內約 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的熒光液顯示缺陷，應在零件表面上均勻地涂上一層顯像劑，然后用紫外線照射。 熒光滲透液應是由發(fā)光強的熒光物質和滲透性強油液配制而成 無論是干性或濕性顯像劑，都應具有良好的附著力和毛細作用，以利于將滲入在缺陷內的熒光物質吸至表面，顯像劑本身不應具有熒光性能，對金屬無腐蝕，對人體無毒性，易被沖洗。干性顯像劑顆粒要細，一般應用 1000 目 /c ㎡～ 6000 目 /c ㎡篩子篩過。通常顯像劑有氧化鎂、滑石粉等。目前應用的 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，然后取出擦凈。再在零件表面涂一層顯像粉（常用高嶺土粉），因毛細現(xiàn)象，侵入到缺陷內的著色劑將會滲透到顯像粉中而呈現(xiàn)出缺陷。 著色探傷不需專用設備，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。 加工工藝過程的改進 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備，表面強化處理一般采用感應淬火或氮化工藝。采用數(shù)控車床、數(shù)控內銑床、數(shù)控車拉床等先進設備對主軸頸、連桿軸頸進行數(shù)控車削、內銑削、 高速外銑加工 ，以有效減少曲軸加工的變形量。 現(xiàn)介紹一款型號為 VDF 315 OM4 的高速隨動外銑床的性能。該機床是德國BOEHRINGER 公司專為汽車發(fā)動機曲軸設計制造的柔性數(shù)控銑床，該設備應用 工件回轉和銑刀進給伺服連動控制技術，可以一次裝夾不改變曲軸回轉中心隨動跟蹤銑削曲軸的連桿軸頸。采用一體化復合材料結構床身，工件兩端電子同步旋轉驅動，具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特點；使用 SIEMENS 840D CNC 控制系統(tǒng)，設備操作說明書在人機界面上，通過輸入零件的基本參數(shù)即可自動生成加工程序，可以加工長度 450～ 700mm、回轉直徑在 380mm 以內的各種曲軸，連桿軸頸直徑誤差為 177。 。 17 圖 切削過程工件分析圖 CNC 曲軸磨床：以德國埃爾溫勇克機器制造有限公司（ JUNKER）的擺動跟蹤系列磨床為例，該設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，適用于加工汽車發(fā)動機曲軸，質量可靠。主要性能有：在加工過程中檢測并修正軸頸圓度和尺寸；帶有 “ 學習功能 ” 的控制系統(tǒng)，附加對圓度偏差和干擾量的自動補償，可進行補償?shù)母蓴_量是：溫度，機械及動力影響，磨削余量的變化，材料以及金相結構的變化，砂輪的可切削性，機床的磨損狀況；磨削主軸頸和連桿軸頸一次裝夾，理論上的偏差為零；切入式磨削及擺動式磨削；對 “ 敏感工件 ” 的支撐，在主軸上采 用自動對中心的三點式中心架； CNC 控制的冷卻劑供給保障了磨削區(qū)域的持久用量；采用