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曲轴连杆轴颈磨削位置误差分析-【新闻】瑞安

发布时间:2021-04-20 12:46:48 阅读: 来源:牙刷厂家

曲轴连杆轴颈磨削位置误差分析

2 前言曲轴是发动机的核心零件,其加工精度和加工难度在发动机五大零件中首屈一指。曲轴连杆轴颈在发动机中与连杆相连接,直接承受各种复杂的交变载荷,轴颈与轴瓦间长期处于高速相对运动状态,因此对加工拐颈的形状、位置精度及表面粗糙度有很严格的要求。在曲轴机加工的全过程中,连杆颈的精磨工序最重要、最关键,本道工序的加工质量对曲轴成品质量有着举足轻重的影响。 拐颈磨削是一个复杂过程,设备精度水平要求高,调整保障维护难度大,生产对时间性要求较强,对于加工中发生的各种缺陷和偏差,要求工艺和机电维修人员具有较强的处理能力,应能够及时判断问题产生的原因,能采取相应的解决措施。经过多年的工作实践,笔者初步总结出了一些规律,这里着重介绍拐颈的磨削原理,对拐颈磨削位置误差方面的几个常见问题进行分析,并提出相应的判断和解决方法,供大家参考。以下内容均以BJ2222 I-4曲轴加工为例。 图2是BJ2222 I-4曲轴拐颈磨削工序图。其中M2、M2、M3、M4、M5为主轴颈,是曲轴工作旋转时的支撑和回转中心,连杆颈P2、P2、P3、P4围绕主轴颈旋转,活塞及连杆带动拐颈将直线运动转化成圆周运动,为发动机输出动力。P2、P4在同一轴线上,P2、P3在另一轴线上,二者相差282°。

图2曲轴的规格大小有所差异,但拐颈的磨削原理和方法基本相同。BJ2222 I-4曲轴拐颈磨削采用的是德国NAXOS-UNION和英国BUTLER NEWALL公司的磨床,定位方式相同,二者均是采用偏心夹具,半圆硬质合金瓦座支撑主轴颈M2、M5径向定位,分度头上的分度销伸入销孔驱动曲轴完成282°翻转使角向精确定位,分别磨削P2、P4或P2、P3。轴向采用MARPOSS对中器,测量侧壁位置,自动均匀分配拐颈侧壁余量进行轴向定位。磨削过程实行主动测量。2 拐颈偏磨和曲拐半径误差在实际磨削过程中,有时在粗磨结束进行半精、精磨时,MARPOSS主动测量装置开始工作时,数值显示屏上光标出现剧烈闪烁,到精磨末段甚至无火花磨阶段才稳定。这时,磨过的曲轴在综合检具上进行拐颈位置度检测时,会出现百分表上显示的拐颈实际位置测量值与其理论值相差过大,即拐颈外圆各个方向不均匀,产生偏心磨削,极端情况下甚至超出磨削余量范围,致使某一角度范围内的外圆磨不到,出现“黑皮”现象。这样砂轮就会出现不连续磨削,机床处于不正常工作状态。而测头置于不圆的轴颈表面不停地产生摆动和振动,容易造成测头损坏,影响测量和加工精度。 由图2可以看出偏磨或“黑皮”的形成原因。磨削时拐颈回转中心即头尾架的回转中心,它是一条固定的轴心线,而磨前的拐颈也有一条轴心线,理想的工作状态是装卡后二者重合,磨削余量才会均匀。实际上,由于夹具磨损或其他原因,会导致装卡后的拐颈轴心线与其回转中心线不重合,可能出现一个偏移量e。图2中d2为磨削前拐颈直径,d为磨削后直径,f为理论上磨削后拐颈外圆至未磨到部分外圆在半径方向最大距离为 f=e-/2

图2

图3当f<2,即e</2时,能够磨成一个完整拐颈圆周,但可能有偏磨现象。当f=2,即e=/2时,处于临界状态,拐颈只能刚刚磨成一个完整圆周。当f<2,即e</2时,则不能够磨成一个完整拐颈圆周。最理想的状态是e=2,即回转中心与拐颈中心重合。 偏磨或“黑皮”出现在不同位置,形成原因有所区别。如图3所示。偏磨或“黑皮”出现在拐颈表面A处时,主要是由于分度定位销位置不合适,角向偏离原位,使得定位时拐颈中心沿角向偏移,从而导致该中心与磨削时其回转中心不重合。实际调整时,可将百分表触头靠在菱形分度定位销侧面的圆弧面上,根据实测的拐颈偏移量,顺时针调整定位销位置,使拐颈与其回转中心趋于一致。若缺陷出现在C处时,则是支撑主轴颈的半圆瓦座高度有问题,使得装卡时拐颈中心在垂直方向上偏离其磨削回转中心。可通过调整校正半圆瓦座在垂直方向上的位置,使两个中心恢复一致。 曲拐半径是指拐颈轴心线至主轴颈轴心线间的距离。本道工序尺寸要求42.499.2.263mm,超出此范围会影响活塞行程,进而对发动机的工作状态产生不良影响。曲拐半径超差的原因与C、D偏磨的道理相同,可采取同样办法调整处理,此处不再重复。3 分度误差各轴颈的磨削顺序是P4-P2-P2-P3。先磨P4、P2,然后松夹,由分度头上的菱形分度销驱动曲轴翻转282°,将P2、P3置于磨削位置,夹紧磨削。 拐颈的分度误差是指P2、P3、P4与P2之间相对位置度的误差。本工序为2.36mm。由于P2、P4为同一轴线一次装卡,P2、P3为另一轴线二次装卡,P2、P4之间及P2、P3之间呈现较大偏差的几率很小。这里主要讨论P2、P4与P2、P3在282°方向上实际分度位置与理论位置的误差。实测时,以M2、M5径向定位,分度销孔角向定位,先用百分表测量P2位置并设为零位,然后曲轴翻转282°,同样位置测量P2、P3拐颈,百分表上显示数值则为分度误差。当百分表的表针在“一”方向负值时,拐颈处于逆向偏移位置,拐颈轴心线在H点,t值即是分度误差值。由于P2、P4磨完后,分度头液压装置动作分度盘顺时针旋转282°,并反靠在棘爪上定位,分度销驱动曲轴也应转同样角度,这时理想状态P2、P3应该在下边磨削位置E,P2、P4则应在主轴颈正上方F处,即主轴颈、拐颈中心F、J的连线上。实际上,分度盘转过的b角度不足282°,分度不到位,导致磨削的拐颈产生同样误差。显然造成的原因是因为分度盘上定位面M处磨损或者N处高出,误差的纠正方法是将分度盘M处加垫或者在N处修磨。加垫实施起来有困难,一般是将分度盘拆下在磨床上对N面进行修磨。因为分度盘M、N处的半径与拐颈半径的尺寸相近,所以M磨损值与拐颈偏差数值也应相近似。可按测量时百分表的偏差读数修磨。使M和N保持282°分度。若出现顺向偏差,则表现形式与逆向偏差正好相反,可通过修整M面进行调整。

图4

图5

图64 平行度误差这里的平行度是曲轴主轴颈与拐颈轴心线间的平行度,本工序公差要求为2.2264mm,是一个极其严格的项目。而主轴颈定位夹具失当会导致拐颈平行度误差,其表现方式见图6。如果定位夹紧后,M2、M5到磨削回转中心相对位置不一致,即M2、M5半圆瓦座在水平方向错位扭曲,在垂直方向位置高低不同,就会产生这种情况。校正的方法是用一个直径与主轴颈相同的直样棒,夹紧在M2、M5瓦座上,将百分表吸在机床固定部位,表的触头打在样棒表面,可在样棒上母线和侧母线分别打表,沿样棒母线方向移动工作台,观察表的读数变化,反复调整M2、M5瓦座在水平、垂直方向位置,使得在样棒全长范围内表的读数趋于一致。前边列举的各种误差不一定单独存在,很有可能是互相关联交叉出现。分度误差过大也有可能导致偏磨或“黑皮”,平行度不合适也会引起曲拐半径的偏差。

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