缸体曲轴孔失效模式及控制计划.docx

曲轴孔的失效模式及控制方法作者：雷莉　文章来源：上汽通用五菱汽车股份有限公司　?　发布时间：2013-07-29新浪微博QQ空间人人网开心网更多本文通过对实际生产中出现的曲轴孔加工失效问题进行原因分析,在工艺设计,设备和刀具等方面采取有效手段进行控制,理论性地介绍了缸体曲轴孔加工质量提升的方法.本文通过对实际生产中出现的曲轴孔加工失效问题进行原因分析，在工艺设计、设备和刀具等方面采取有效手段进行控制，理论性地介绍了缸体曲轴孔加工质量提升的方法。缸体曲轴孔是缸体上一个重要的结构，曲轴孔的加工质量直接影响到发动机的运行状态。有缺陷的曲轴孔是产生“曲轴抱死”、“发动机噪声”、“异响”以及“熄火”等故障的重要原因之一。因此，各大发动机生产厂家针对曲轴孔的重要性都规定了严格的质量标准，如某型号的发动机曲轴孔的圆度不能超过5um，圆柱度不能超过8um等，实验室都配备了精度很高的圆度仪等相关检测设备。本文根据日常的生产现场质量管理实践总结了曲轴孔失效模式及其控制手段，希望能作为曲轴孔加工质量提升的一些经验。曲轴孔加工工艺介绍曲轴孔的加工主要分为粗镗、精镗和铰珩三道工序。其中，粗镗工序主要是去除多余毛坯余量，为毛坯预加工基准定位；精镗工序主要形成正确的几何形状和适合后续加工的表面粗糙度，为缸体底面两销一面定位；为了提高曲轴孔的形状精度、表面粗糙度，更好地提高发动机的性能，一般还需要经过一次珩磨机绞珩，为底面两销一面定位。1.生产中常见的曲轴孔失效模式（1）直径超差直径过小会导致安装曲轴后无法转动或转动困难，产生曲轴抱死或轴瓦划伤；直径过大也会引起曲轴在高速旋转时产生径向窜动，增加发动机噪声。（2）圆度、圆柱度超差曲轴孔圆度、圆柱度超差，会使曲轴主轴颈旋转中心不在固定某一点上，从而导致发动机运行过程中曲轴跳动过大，影响发动机性能。（3）同轴度超差曲轴孔同轴度超差（见表），即5个曲轴孔的中心不在同一条直线上，会导致曲轴抱死或曲轴旋转时受力不均而产生轴瓦加速磨损或曲轴变形，影响发动机性能。（4）位置度超差曲轴孔位置度超差分为整体在进排气方向偏移或倾斜及垂直方向偏移或倾斜两种情况。在进排气方向偏移或倾斜（见图1），即曲轴孔中心不在4个缸孔轴向中心线上，出现这种情况时可能会加剧敲缸情况，且曲轴旋转中心偏离缸孔中心会导致活塞上下止点偏移，改变燃烧室容积使压缩比发生变化，影响发动机性能。在垂直方向整体偏移或倾斜（见图2），曲轴孔中心线与缸孔中心不垂直，会改变发动机原有的压缩比或使各缸活塞的上下止点不一致，从而使各缸压缩比不一致影响发动机性能。（5）曲轴孔表面粗糙度超差曲轴孔表面过于粗糙（见图3），曲轴在高速运转过程中会导致轴瓦加速磨损。（6）曲轴孔有台阶其问题直接表现为在机加工区域测量曲轴孔直径、圆度及圆柱度等合格，但在装配区域安装曲轴后测量回转力矩时会出现曲轴抱死。拆卸曲轴后重新安装轴承盖会发现，轴承盖与缸体的接合面出现台阶（见图4），此时再测量直径、圆度和圆柱度等相关尺寸时会有超差存在。影响加工质量的因素及控制措施1.工艺设计不合理（1）原因分析加工工艺的合理安排是金属加工零件满足技术要求的重要保证之一。加工工序的定位方式不合理，产生的定位误差会影响曲轴孔的位置度；曲轴孔镗刀因刀长过长所产生的跳动对加工位置度的影响不可忽视；轴承盖的安装工艺和拧紧方式不合理，例如：安装轴承盖时，为使轴承盖贴合到缸体上所使用的敲击步骤、拧紧螺栓时拧紧轴的摆动等不利因素都会造成轴承盖再次安装时曲轴孔产生台阶（见图5）。轴承盖安装属于过盈配合，要求在轴承盖拧紧之前对轴承盖预先进行敲击，让轴承盖先靠合到缸体上，这样容易把轴承盖敲偏，当轴承盖的孔和缸体上的螺纹孔严重不同心且偏移量过大时，螺栓在拧紧时会碰到轴承盖，拧紧本身有晃动，会带动轴承盖晃动，导致最后拧紧时把轴承盖拧偏，严重的则会出现螺栓滑牙导致缸体报废。当挤偏的轴承盖加工完后，在装配曲轴重新安装时轴承盖会被修正，产生台阶。某工厂所采用的拧紧机为单轴悬臂式可摆动双轴拧紧机，当拧紧螺栓时拧紧机不仅可以摆动，而且还可以转动。通过实验可得，当拧紧时，故意施加一个摆动或旋转的力，该缸体曲轴孔加工完后再重新安装就会出现台阶的情况，特别是施加旋转力台阶现象更为明显。（2）控制措施常见的曲轴孔位置度不稳定原因为定位不良，经调查发现精加工机床所定位的圆形销直径最大为12.956mm，缸体上的定位孔直径要求为φ13H7，最大孔径可达到13.018mm，若定位销与孔间隙过大会则影响缸体的定位。采取措施更换直径较大的定位销减小其与缸体定位孔之间的间隙，提高缸体的定位精度从而保证加工曲轴孔位置度的稳定。如图6所示，实施该措施后缸孔位置度较之前稳定。此外由于曲轴孔较长，为避免刀具在加工中产生轴向跳动影响曲轴孔位置度，可将精镗曲轴孔分为两把刀具加工。第一