用最小余量法提高曲轴的成品率

2022-12-15

1 柴油机曲轴的功用和主要技术要求

柴油机曲轴的主要功用是把活塞的直线运动通过连杆转换为绕自身的旋转运动, 从而输出运动和动力, 驱动其他机械做功而完成预定的任务。

主要技术条件:毛坯为QT600-2球墨铸铁, 正火硬度为HBS240~290, 两主轴颈和连杆轴经分别与机体两侧轴承和连杆大头孔衬套配合, 其轴向外开档100±.0075尺寸是装配轴向间隙的关键尺寸, 连杆轴颈长度38+0.17与连杆大头两端面配合, 且与100的相对位置用31尺寸控制, 配合处的表面粗糙度均为Ra0.4, 精度均为6级, 见图1曲轴简图。

2 加工中存在的主要问题

加工连杆轴颈和主轴颈的现行工艺是:粗磨主轴颈和连杆轴颈及两端面、高频淬火、精磨主轴颈和连杆轴颈及两端面。原工艺的工序余量未按最小值进行控制, 因此出现精磨后主轴颈和连杆轴颈两端为1毫米的台阶厚度不均, 甚至出现无台阶现象。分析其原因主要是端面余量未按最小值控制, 现以连杆轴颈两端面台阶为例说明用最小余量的计算方法。

3 用最小余量法计算工序尺寸

粗、精磨连杆轴颈及两端面均以外开档的端面C作为轴向定位基准, 连杆轴颈两端面轴向38+0.17是在粗磨基础上去掉两侧余量N1和N2后获得, 为使余量分配均匀, 必须对图纸中自由尺寸31进行有效控制, 于是形成余量N1尺寸链图a。图中A=31mm, 取余量N1和N2的公称余量为0.1mm, 为保证精磨后不残留热处理黑皮, 设余量N1和N2的最小余量均为0.05。取N1公差为0.1mm。

由于曲轴加工过程中参与轴向尺寸链的尺寸较多。故采用概率法进行计算, 设相对差异系数为1, 相对不对称系数为0, 则B=31.1mm于是形成余量N1尺寸链图b。如图2所示。

因为N1=0.1±0.05mm

N1公差δN1=0.1mm

N1公差带中心MN1=0

在余量N1尺寸链图b中组成环的公差按δN1来分配, 其公差带位置亦按MN1来分配。

概率法封闭环的公差:

封闭环的误差带中心为:

按入体原则:

解余量N 2尺寸链图a粗磨长度尺寸C=38+31-31.1-0.1=37.8。

尺寸C为粗磨后的尺寸, 按其经济精度取为5级, 即δ37.8=0.1

余量N2的公差:

N2最小值为0.05毫米。

误差带中心MN2= (0.17-0.05) /2=0.06封闭环的公差带中心为:

所以M C=0.0 8 5-0.0 3 5+0.0 3 5-0.0 6=0.0 2 5。

则C的上偏差为0.025+0.1/2=+0.075、下偏差为0.025-0.1/2=-0.025。

如图3所示。

4 结语

(1) 通过上述分析计算, 曲轴轴向工艺尺寸链是一组相互关联的并联尺寸链。图纸标注的自由尺寸, 由于参与工艺尺寸链的计算, 应给予一定得公差要求。 (2) 在加工工艺余量计算时应控制最小值, 保证最小加工余量, 避免余量为零或出现负值而造成废品, 尤其在精加工阶段更应注意。 (3) 在确定最小余量时, 应注意余量不能太小, 要求能弥补热处理和加工中因变形所引起的误差。 (4) 无论用数控磨床还是通用磨床, 严格控制各工序尺寸精度, 避免曲轴轴向两端台阶厚度不均, 以提高曲轴的加工成品率。

摘要：曲轴是柴油机的核心零件之一, 其加工质量直接影响柴油机的性能。该零件属大批量生产, 其加工路线长, 工艺复杂, 加工成本高。如何提高曲轴加工成品率, 是每个加工单位非常关注的问题。本人曾从事曲轴加工多年, 现就用最小余量法在工艺方面如何提高曲轴加工成品率浅谈自己实际做法, 供同行参考。

关键词：曲轴,加工质量,成品率