李紅娟 孟剛
摘要:文章論述了曲軸加工定位時,產(chǎn)生定位誤差的原因。對曲軸加工定位誤差進行了分析,同時介紹了用簡便計算方法計算定位誤差。提出了減少定位誤差的措施。
關(guān)鍵詞:曲軸;定位誤差;分析;簡便計算
曲軸是發(fā)動機中最重要的機件之一。它承受連桿傳來的力,并將其轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩,然后通過飛輪輸出[1]。在發(fā)動機工作中曲軸承受周期變化的氣體壓力、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力、往復慣性力以及它們的力矩的共同作用,使曲軸承受彎曲與扭轉(zhuǎn)載荷,產(chǎn)生疲勞應(yīng)力狀態(tài)。這就要求曲軸具有足夠的剛度和強度,各工作表面要耐磨。
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,在汽車制造業(yè)中,加工曲軸不僅產(chǎn)量大,而且加工精度高。這就要求在加工中嚴格控制加工誤差。影響加工誤差的因素很多,本文僅對制造加工中定位所造成的定位誤差進行分析計算。
一、曲軸的主要技術(shù)要求
(一)主軸頸、連桿軸頸本身的精度
曲軸主軸頸、連桿軸頸的直徑尺寸公差等級通常為IT6~IT7;主軸頸的直徑極限偏差為0.15~+0.05mm;曲拐半徑極限偏差為±0.05mm;曲軸的軸向尺寸極限偏差為±0.15~±0.50mm[2]。
(二)軸頸長度及形狀精度
軸頸長度公差等級為IT9~IT10。軸頸的形狀公差,如圓度、圓柱度公差應(yīng)控制在尺寸公差的1/2之內(nèi)。
(三)曲軸的位置精度
曲軸的位置精度包括:主軸頸與連桿軸頸的平行度,一般為100mm之內(nèi)不大于0.02mm;曲軸各主軸頸的同軸度:小型高速發(fā)動機曲軸為0.025mm,中大型低速發(fā)動機曲軸為0.03~0.08mm;各連桿軸頸的位置度不大于±30[2]。
二、曲軸產(chǎn)生定位誤差的原因
當用調(diào)整法加工一批工件時,工件是通過機床夾具固定在加工設(shè)備上的,工件在機床夾具上的定位過程中,工件的工序基準沿工序尺寸方向上發(fā)生的最大偏移量稱為定位誤差。
產(chǎn)生定位誤差的原因有兩個:一是工序基準與定位基準不重合,引起基準不重合誤差;二是定位基準(基面)與定位元件本身存在制造誤差和最小配合間隙,使定位基準偏離其理想位置,產(chǎn)生基準位移誤差。
三、曲軸加工定位誤差的分析與計算
(一)曲軸加工定位誤差的分析
曲軸在加工時,用主軸頸在V型塊或半圓上定位。連桿軸頸的加工是用偏心夾緊機構(gòu)。在定位過程中,兩定位支撐點A、B的中心連線O1O2是定位基準,同時也是加工時的工序基準。因此,定位基準與工序基準重合,基準不重合誤差等于零。由此可知,只需計算出基準位移誤差,就可得到定位誤差值。
基準位移誤差包括兩類:一是沿軸線方向的縱向定位誤差;二是基準O1O2偏離理想位置的轉(zhuǎn)動的基準位移誤差。應(yīng)著重考慮轉(zhuǎn)動的基準位移誤差。
對于轉(zhuǎn)動的基準位移誤差,如圖1所示。設(shè)中心O1在O′1和O"1之間變動,因此,中心線O1O2有兩種極端變動:一種是從O′1O′2變到O"1O"2;另一種是從O′1O"2變動到O"1O′2。計算定位誤差時,首先應(yīng)分析哪一種情況會引起工序基準產(chǎn)生最大位移,以最大位移部位來計算定位誤差。
(二)定位誤差的計算
1.加工部位位于兩定位點之間
當加工部位位于兩定位點之間時,如圖2所示。加工部位M1位于兩定位支點A、B間的X點,此時,工序尺寸E的基準位移量FG最大。其特點是F、G兩點分別在等腰梯形O′1O′2O"2O"1的兩腰上。
加工部位位于兩定位點之外時,如圖3所示。加工部位M2位于兩定位支點之外的X點,此時工序尺寸H的基準位移量QS最大。其特點是Q、S兩點分別在等腰梯形O′1O′2O"2O"1的兩對角線O′1O"2、O"1O′2的延長線上。
曲軸加工中,工序尺寸H的定位誤差用簡便方法計算為:
ΔX+ΔALAX=ΔB+ΔALAB
ΔXLAB=ΔALBX+ΔBLAX
ΔX=ΔALBX+ΔBLAXLAB(式2)
四、定位誤差值的確定
如前所述,曲軸軸頸以V型塊定位,兩端V型塊A、B定位時定位誤差分別為:
ΔA=TdA2sinα2(式3)
ΔB=TdB2sinα2(式4)
式中:ΔA、ΔB—分別為A、B點V型塊定位的定位誤差;
TdA、TdB—分別為定位點處曲軸軸頸的公差;
α—為V型定位塊斜面夾角(常用α=90°)
(1)若加工部位位于兩定位點之間時:
設(shè)TdA=0.04mm;TdB=0.046mm;LAB=600mm;LAX=200mm,α=90°。則定位誤差計算如下:
ΔA=TdA2sinα2=0.028
ΔB=TdB2sinα2=0.033
ΔX=ΔBLAX+ΔALXBLAB=0.033×200+0.028×400600=0.030(mm)
(2)若加工部位在兩定位點之外時:
設(shè)TdA=0.040mm;TdB=0.046mm;LAB=600mm;LAX=800mm,α=90°。則定位誤差計算如下:
ΔA=TdA2sinα2=0.028
ΔB=TdB2sinα2=0.033
ΔX=ΔALBX+ΔBLAXLAB=0.028×200+0.033×800600=0.053(mm)
五、結(jié)語
綜上所述曲軸定位誤差的分析與簡化計算的結(jié)果來看,工序尺寸位于兩定點之外時,引起的定位誤差較大。因此,為了減小定位誤差,可采取如下措施:
(1)提高定位元件和軸頸的尺寸精度;
(2)增大兩定位點的中心距,應(yīng)盡量使兩定位點布置的遠些;
(3)盡量使加工部位位于兩定位點之間。
參考文獻:
[1]陳家瑞.汽車構(gòu)造(上冊)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005,70.
[2]曾東建.汽車制造工藝學.北京:機械工業(yè)出版,2008.
作者簡介: 李紅娟(1989 ),女,寧夏人,碩士,助教,機電系統(tǒng)智能控制,從事汽車服務(wù)工程教學工作。