曲軸加工工藝對主軸頸跳動的潛在影響分析

黃海

摘 要：主軸頸是發(fā)動機曲軸的重要特征之一，主軸頸跳動直接影響到曲軸工作時的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響發(fā)動機的工作性能。在主軸頸的車削、磨削加工過程中，主軸頸跳動不僅受到設(shè)備方面的影響，如設(shè)備夾爪對中度、中心支架推出度和抬起度、主軸跳動等，此外還與曲軸工藝布局有較大的關(guān)系。對某公司四缸發(fā)動機曲軸工藝進(jìn)行分析，優(yōu)化工藝布局，驗證工藝布局對主軸頸跳動的影響，減少跳動值，提升曲軸運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：曲軸：主軸頸跳動：加工工藝：優(yōu)化

1 引言

曲軸是發(fā)動機三大部件之一，其工作環(huán)境很差，根據(jù)實際需求，對主軸頸跳動提出了很高的要求，曲軸軸頸跳動超差會加劇軸瓦磨損，嚴(yán)重影響發(fā)動機的性能，最終導(dǎo)致發(fā)動機失效。

造成主軸頸跳動超差的因素有很多，一個是設(shè)備因素，如卡爪對中度、中心支架、主軸跳動超差等，另一個是加工工藝不合理。某公司的四缸曲軸的加工工藝流程為：粗基準(zhǔn)加工一粗車、拉、銑、鉆一滾壓一精基準(zhǔn)加工一精磨一精車一動平衡一拋光，該工藝流程中對主軸頸跳動有影響的工序為：

1.1 精基準(zhǔn)加工

1.2 精磨主軸頸

1.3 精車止推面

其中精磨主軸頸工位產(chǎn)生的跳動為設(shè)備本身的精度或者故障造成，而前工序精基準(zhǔn)加工和后工序精車止推面兩個工序則是因為中心孔圓度公差設(shè)定、工藝布局不合理導(dǎo)致主軸頸跳動增大。本文對以上兩個原因進(jìn)行詳細(xì)說明。

2 加工工藝

2.1 精基準(zhǔn)加工工序

精基準(zhǔn)加工工序以第1、5主軸頸為圓周方向基準(zhǔn)、止推面為軸向基準(zhǔn)加工中心孔，主要控制中心孔圓度、位置度、直徑等，見圖1。

2.2 精車止推面工序

精車止推面工序以第1、5主軸頸圓周定位、中心孔軸向定位，夾緊芯軸驅(qū)動車止推面，保證止推面的垂直度、粗糙度、寬度等，見圖2。

3 精基準(zhǔn)加工工序影響

精基準(zhǔn)加工工序主要加工曲軸中心孔，以作為后續(xù)加工的定位基準(zhǔn)，所以其尺寸精度對后續(xù)加工的形位公差有著決定性的影響，包括主軸頸跳動。某公司的加工工藝中曲軸中心孔在精加工后圓度無要求，經(jīng)過驗證曲軸中心孔圓度在0.03以上時，定位精磨第2/3/4主軸頸相對Al/5跳動增大，均值達(dá)到0 014，圓度在0 03以下時，主軸頸跳動的波動較小，均值均為0 008，所以可以通過收嚴(yán)中心孔圓度要求降低主軸頸跳動，見圖3、圖4。

4 精車止推面工序影響

止推面位于曲軸第3主軸頸上，精車止推面時，曲軸受切向力，曲軸在加工過程中產(chǎn)生變形，導(dǎo)致第2/3/4主軸頸的跳動增大，見圖5。

經(jīng)過驗證精車止推面對主軸頸跳動的增大量為：第2主軸頸0.004，第3主軸頸0.008，第4主軸頸0.003，第3主軸頸受力最大，所以變形量呈鼓狀，這個問題可通過優(yōu)化工藝布局，將精車止推面工序前移至精基準(zhǔn)加工和精磨工序之間，避免精車止推面造成的影響，精磨主軸頸的去除量一般在0.3-0.5mm左右，遠(yuǎn)比精車止推面造成的跳動增大量要大，所以精車止推面跳動增大量可以通過糕磨消除，見表1。

5 結(jié)語

曲軸中心孔圓度控制范圍與精車止推面工序的工藝布局對主軸頸跳動有著較大的影響，加上設(shè)備本身故障造成的跳動疊加可能會導(dǎo)致跳動過大甚至超差，所以為了控制主軸頸跳動可以從優(yōu)化工藝方面人手，降低主軸頸跳動。