0 引言

      曲軸是汽車發（fā）動機的關鍵零件，其結構複雜，加（jiā）工精度高，難（nán）度大，工藝複雜。圖1 所示為一種精密曲（qǔ）軸（zhóu）磨連杆工序圖，連杆軸頸呈90°分布，是該曲軸加工的難點。主要技術要求如下。

      1) 連杆軸頸與主軸頸的（de）中心距和相位角。

      2) 連杆軸頸軸心線與（yǔ）第一和第五主軸頸共同軸心線的平行度。

      3) 連（lián）杆軸頸的尺寸精度、圓柱度和表麵粗糙（cāo）度等。對於高標準的汽車發動機（jī），相位角的控製是（shì）至關（guān）重要的，該曲軸的（de）相位角（jiǎo）公差要求控製在±12'。曲軸精磨連杆軸徑時（shí）出現廢品的主要原因是（shì）相位角超差和連杆軸頸圓角R 處的表麵質量不符（fú）合要（yào）求。影響相位角分度精度的原因主要是夾具分度精度（dù）控製不好; 影（yǐng）響連杆軸（zhóu）頸圓（yuán）角R 處表麵質量的主要原因（yīn）是工藝係統的（de）振動。

      筆者設計了一（yī）種精磨連杆軸頸夾具，圓滿解決了以上問（wèn）題，用普通MQ8260 曲軸磨床，加工出了高質量的精密曲軸。

1 曲軸加工工藝分析

      精密曲軸磨連杆工序圖如圖1 所示，根據基準重合原則，曲軸精磨連杆軸徑時定位基準與設計基準（zhǔn）應該（gāi）重合，所以，精磨（mó）連杆（gǎn）軸（zhóu）徑時的主要定位（wèi）基準選第一和（hé）第五主（zhǔ）軸頸的公共軸心線，軸向定位基準選第一主軸頸的右台階側麵，而相位角的（de）定位精（jīng）基準選連杆軸頸的中心線。曲軸的主要機械加工工（gōng）藝如下: 粗車主軸頸→粗車連（lián）杆軸頸→精車主軸頸→精（jīng）車連杆軸（zhóu）頸→表麵淬火→粗磨主軸頸→粗磨連杆軸頸→精磨主軸（zhóu）頸→精磨（mó）連杆（gǎn）軸頸→拋光。

      從工藝過程可知，用粗（cū）磨過的主軸頸定位粗磨連杆軸頸，然後用精磨過的（de）主軸頸定（dìng）位精磨連杆軸頸，以（yǐ）保證磨連杆軸頸時有足夠的定位精度。 

2 連杆（gǎn）軸頸磨（mó）削（xuē）定位分析

      曲軸磨削常用的（de）定位形式（shì）有三爪、V 形塊和半圓弧軸瓦三種，三爪由於不能實現主1、主5 軸頸定位，而且裝夾不（bú）方便，不適合在批量生產中使用; V 形塊定位的適應性強，夾具調整方便，定位精度（dù）高（gāo），是連杆（gǎn）軸頸加工較好（hǎo）且常見的定位形式，廣泛應用於連杆軸頸的車削和磨削夾具中。但V 形塊定位的缺點（diǎn）是夾具係統剛性不好，如圖（tú）2a 所（suǒ）示，在A 處V 形塊定位麵與工件（jiàn）是線接觸，在磨床啟動衝擊力的作用下兩端V 形塊與工件的接觸線摩擦力小，會（huì）使主1、主5 軸兩端V形塊相對於工件產生（shēng）扭轉變形而影響連（lián）杆的分度（dù）精度。

      為此，精磨連杆（gǎn）軸頸的夾具采用了半圓弧軸瓦定位，此時工件（jiàn）與夾具（jù）的定位是麵接觸，如圖2b 所示，克服了V 形塊定位剛性不好的缺點。因此，連杆軸頸粗磨（mó）用（yòng）V 形塊定位，製造調整方便; 精磨時用半圓弧軸瓦定位（wèi），剛性好、精度高。 

3 精（jīng）磨連（lián）杆夾具結構設計（jì）

3.1 夾具結構分析

      精磨連杆夾（jiá）具結構簡圖如圖（tú）3 所示，定（dìng）位斜楔8放入夾具體1 的V 形槽中，將分度盤（pán）10 上的（de）刻線對準夾緊圈9 上的基準線，用鎖緊螺（luó）母7 鎖緊。曲軸在分（fèn）度盤上的半圓軸瓦4 上（shàng）定位，然後以粗磨後的連杆（gǎn）軸頸為基準（zhǔn），指示表校正餘量並用壓緊螺（luó）母6 壓緊，磨削1#連杆（gǎn）( 連1) 軸頸。完成1#連杆軸頸的磨削後，鬆開鎖緊螺母7，將分度盤10 轉動90°，由分度盤10 上的刻度線對準基準（zhǔn）線粗定位，然後用指示表校正精磨（mó）過的1#連杆軸頸，實現精定位（wèi），以（yǐ）保證相位（wèi）角的（de）精度，用鎖緊螺母7 鎖緊後磨削2#連杆軸頸，按同樣的方法（fǎ）依次磨削3#、4#連杆軸頸。 

      該夾具分度時曲軸不需要重新裝夾，采用分度盤轉動分度，克（kè）服了曲軸重（chóng）新裝夾引起的（de）誤差和變形。用刻線粗定位便（biàn）於觀察和調整，操作方（fāng）便，不（bú）幹涉用百分表精定（dìng）位時的微調（diào）。與法蘭（lán）端銷孔定位比較，其影響定位精度（dù）的（de）因素少、精度高且結構簡（jiǎn）單（dān）。

      相位角的校正（zhèng）方法如圖4 所示，在磨好1# 連杆軸頸後，將（jiāng）分（fèn）度盤旋轉90°，刻線粗定位，將1# 連杆軸頸轉到（dào）水平位置，然後用指示表按尺寸B( 尺寸B 應等於圓弧軸瓦中心到基準麵的距離加上連杆軸頸的半徑) 校正並夾緊。 

 3.2 相位角的定位誤差分（fèn）析（xī）計算

      軸瓦的定位麵直徑為，主軸頸的定位麵直徑為，主軸頸的基準位移誤（wù）差ΔY等於主軸頸軸心線在（zài）軸瓦中的（de）最大變動量，即:

      ΔY = ( 0.014 + 0.014) /2 = 0.014mm

      又由於相位角的設計基準是連杆（gǎn）軸頸的中心線，而校正基準是（shì）連杆（gǎn）軸（zhóu）頸的母（mǔ）線，所以基準不重合誤差為連杆軸頸半徑的公差（chà），即:

      ΔB = 0.010/2 = 0.005mm 

      所以相位角加工（gōng）的定位誤差α 為:

      α = arctan［( 0.005 + .0.014) /50］= 2'35″

      通過計算，分度定位誤差隻有2'35″，遠遠小於曲軸分度精度( ±12') 的三分之一，滿足加工要求（qiú）。

4 基於行為建模（mó）技術的平衡塊設計

      磨連杆軸頸時（shí），由工件、夾具構成的（de）工藝係統是（shì）和機床主軸一起轉動的，如果係統不平衡，就會（huì）在（zài）加工過程中引起振（zhèn）動，使連杆軸頸，特別是R 圓角處產生（shēng）振紋，影響曲軸的（de）使用壽命甚至出現廢品。由於連杆軸頸夾具質量大（dà）、結構複雜，一般是安（ān）裝在磨床上，根據經驗調整平衡塊。這種方法平衡精度低（dī），不能滿足精密（mì）曲軸加工的要（yào）求。

      利用行為建模技術可以簡化設計流程，降低成（chéng）本，提高平衡精度（dù）。 

      行為（wéi）建模中的最優化設計分析（xī）可以解決在滿（mǎn）足某一設計目標和設計約束的情況下，如何找出（chū）設計變量的最佳解（jiě）。在如圖3 所示的夾具中，以圓弧定位（wèi）軸瓦的中心線和夾具回轉中心線的距離h 為設（shè）計目標，以平衡塊的尺寸（cùn）作為（wéi）設計變量，以平衡（héng）塊重心（xīn）到夾具回轉中心的距離m 為設（shè）計約束，然（rán）後利用行為建模技術中的最優化模塊（kuài）進行優化計算，從而找到一組最（zuì）佳解。

5 結語

      本文研究了用普通曲軸磨床磨削精密曲軸的連杆軸頸技術，特別是利用行為建（jiàn）模技術對夾具在回轉過（guò）程的（de）平（píng）衡做了優化設（shè）計計（jì）算，提高了連杆軸（zhóu）頸的磨削精度和表麵質量，減少了廢品率，降低了成本。 

      從（cóng）用戶反（fǎn）饋的統計數據看，曲軸連杆軸頸處的破壞明顯減少（shǎo），為企業取得（dé）了經濟（jì）效益。