【doc】汽车发动机连杆珩磨工艺分析

【doc】汽车发动机连杆珩磨工艺分析 汽车发动机连杆珩磨工艺分析 j; 杨立 (国家海洋技术中心) 摘要针对连杆珩磨中出现的问题进行了工艺分析,找出影响工件质量的主要因素, 并对所采取的措施加以 讨论.如提高珩磨机主轴运行刚度及精度;改进夹具,使其自由平稳浮动;选用耐磨 材料做导套;加大冲屑及润滑 力度;选择适应高速冲击切削的金属基单晶刚玉磨石;提高磨石胶接强度,调整网 纹角度,使切削痕迹不重复,周 圈均布等,使工作质量得以很大提高. 关键词连杆珩磨工艺 AnalysisofHoningProcessforConnectingRodofVehicleEngine Abstract:eprocessisanalyzedandthemainreasonsofinfluencingtheworkpiecequality arefoundinordertoresolvingtheprobleminconnectingrodhoninginthispaper.Moreover, theupswingtechniquesalediscussed.Forinstance,improverigidityandprecisionofhoning facilitiesprincipalaxis;makethehoningmachinefloatingfreelyandsmoothlybymendingthe jigs;choosethewearablematerialasleadingcover;increasethestrengthofflushingscraps andlubricating;choosemetalbasesinglecrystalcorundumhoneinordertofithiShspeed bumpingcutting;makecuttingtracenotrepeatedanddistributinguniformlybyimproving cementationintensionofhoneandadjustingtheangleofmeshyveins.Sotheworkingquality isincreasedgreatly. KeyWords:ConnectingrodHoningProcess 引言 连杆是发动机的主要零件之一,其功能是将活 塞承受的燃油爆发力传递给 曲轴,使活塞的往复运动转 变为曲轴的旋转运动.连杆 质量小,受力大,加工 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 严 格. 微型车发动机连杆材料 可为40MnVBA,硬度为 HB223—269,表面进行喷丸 处理,脱炭层?0.10nlln,金 相组织为细晶粒索氏体.连 杆杆身为"工"字形断面.在 珩磨中,工序质量不够稳定, 出现过平行度,垂直度超差, 被加工孔划伤,珩磨石脱落, 超常损坏等问题. 立式珩磨机.主轴旋转,往复运动分别由两套双速 电机,锥盘无级变速减速系统驱动,主轴往复为曲 该工序常用设备是国产专用连杆珩磨机.该机 床为PC编程,液压控制珩磨头进刀,半自动循环的 柄连杆机构,换向频率高,行 程小(10-80mm),适合于直 径为2100into的珩磨加工. 内孔珩磨的特征是数根 条状珩磨石对称安装在珩磨 头上,加工中珩磨头随机床 主轴一边作回转运动,一边 作上下往复运动,同时以机 械及液压的方式对珩磨石施 加一定压力,使之涨出作进 给运动,来完成切削的过程. 由于珩磨头在每一往复 行程的起始位置都与上次错 开一个角度,致使加工面上 形成了均匀分布且正反向交 叉的不重叠的切削网纹(图1). 珩磨一般可达到Ra0.8-0.4脚的表面粗糙度 值.由于珩磨速度低,发热量低,较硬的金属表面不 易被烧伤,挤压变质层很薄,因而能获得很高的运 动副表面质量.珩磨不仅可以获得较高的尺寸精度 (误差2,3Ixm),还能修正被加工孔在珩磨前序中 的形状误差,如圆度,椭圆度,圆柱度,锥度,直线 度.由于珩磨头(或工作)在加工时是浮动的,所以 珩磨不宜修正孔的位置偏差,也不能彻底修正孔的 垂直度. 珩磨石的 运动方向 a交叉网纹的形成 b珩磨面展开放大 图1珩磨交叉网纹角 该工序是将珩磨余量为0.008~0.052mn'l的连 杆装卡在浮动夹具上,先进行低压上下往复预珩, 夹具 然后主轴旋转变为高压正式珩磨,最后是低压修 光,如图2所示. J\ 磨石快涨 J\珩 低压预珩磨 石 快 工速 高压珩磨退 回 进 1f 低压修光 . f 图2进给运动循环过程 1珩磨工艺分析 现将本工序影响连杆产品质量的主要因素归 纳如图3所示. 2对策及改进措施 2.1机床与夹具浮动问题 1)机床:珩磨机主轴是以滑配合穿过旋转套的 花键轴.旋转套用滚动轴承固定,定位长度为300mn'l. 珩磨头通过卡子联接套,带锥柄的液压转动阀体与 主轴联接,伸出长度为500,800mn'l. 经静态测量,珩磨机有部分超差(见表1),当将 设备精度低 与主轴偏心大卡持联接套旷量大 一 定位套不合格一 ,主轴与台面垂直度差 珩磨头歪斜受力大 责任心不强 环境振动大 /不稳定 冲屑不净 压力调整不当 人和环境lI工艺参数匹配 往复快,冲击大 珩磨石破损 前导向不合格//_珩磨石胶接强度差 珩磨头精度 图3影响产品质量的主要因素 连 杆 珩 磨 精 度 差 能够调整的部分都调整过来,珩磨效果仍然不好. 用排除的思路分析,主轴最细部位的直径在4,30mm 以上,刚度不成问题.偶然一次卡子连接套钩口处 拉断,发现珩磨头在受力不均衡时歪斜.经分析珩 磨头歪斜是多种误差积累的结果,旋转套旷量在扭 矩作用下可产生5歪斜,花键轴旷量也可产生5 歪斜,卡子连接套上,下分别可产生l8歪斜,累加 起来,珩磨头歪斜可达46.这种歪斜肉眼难于观 察,但由于主轴伸出较长,受力时,在珩磨头端部可 偏移2mrfl以上.原 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 使用带有万向节性质的卡 子联接,设计初衷是可少量浮动,以弥补夹具平面 与主轴的不垂直度;十字转轴起撞车保护销作用; 便于配各种直径的珩磨头. 表1珩磨机床实测精度mm 由于连杆较薄,孔较大,不足以扶正珩磨头,在 切削力不均衡时,珩磨头受到的扭转力矩很大,轻 则形状超差(锥孔,喇叭口),重则自锁性卡滞,导致 珩磨条脱落,破损,工作报废. 2)夹具:原夹具平面浮动是由类似推力轴承的 一 圈无保持架的滚珠实现的,由于内外圈间隙较大 (此间隙用于调整夹具浮动量),不仅产生滚珠间的 相互挤压,还有可能在一侧挤成一串,使夹具浮动 时好时坏,不稳定.经改造,滚珠限制在保持架内随 机滚动,夹具浮动得以改善,如图4所示. 改进前滚珠挤压改进后滚珠被隔离 图4浮动工作台滚珠支撑示意图 实践证明,国产连杆珩磨机效果不如引进日本 31 此时珩磨速度v--41.19m/rain,网纹角36.,结果珩 磨石脱落与破损没有明显好转.继而,又选用主轴往 复速度为290次/min试验,珩磨速度v=39.62m/min, 网纹角45.,结果有较好的珩磨效果.说明金属 基单晶刚玉磨石可以承受主轴往复290次/min的 高速冲击. 3)金属去除率:上述2种方案的磨削速度与磨 石对被加工面的压力相近,金属去除率也相近,高 压珩磨都需6~7s即可转下道工步. 4)划痕不重复,无遗漏:45.与36.时,珩磨 转速与往复速度之0为=0.931'1.2083, 都是无限循环小数.含义是对珩磨头上某一块磨石来 说,当其第2次向下插入工件时,工件相对第1次插入 位置分别转过360.xO.931335.,360.x1.2083435., 或是说某块珩磨石在相邻2次插人中,在工件上形 成的差角分别为一25.,+75..当45.时,珩磨头插 入l4.4次,磨石可均匀地扫过孔的一圈,珩磨6s 后,工件被宽5mm的磨石覆盖过的角度为386.,能 够做到均匀,无遗漏.当36.时,珩磨石相邻两次 插入工件的角度间隔较大,珩磨6s后,工件被磨石 覆盖过的角度仅为317..因此在完成金属去除的高 压粗珩时,两者虽然都能做到网纹无重叠,但在珩 磨加工余量,切削速度,珩磨时间已确定的情况下, 后者做不到无遗漏,因而珩磨会有稍大的形状误 差.鉴于45.时,珩磨精度高,产品质量稳定,故 采用45.的方案. 对其它材料的珩磨,要具体情况具体分析. 2.4珩磨石的压力问题 珩磨石的工作压力是使珩磨石上的磨粒切人 加工工件,并在往复及交叉运动中,磨粒能正常自 刃自砺,磨石能脱落自砺. 本工序参照该机床推荐的图5 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ,按预定的珩 磨速度39.62m/min,选取高压珩磨压力为0.6MPa,低 压修光压力为0.4MPa,不但满足珩磨质量和生产 节拍的要求,而且珩磨中冲击明显减小.其实质是 连杆珩磨速度,往复速度,压力,材料硬度,磨料劈 开强度(自刃自砺),粒度及粘接强度(脱落自砺)等 多种因素的内在恰当匹配. 2.5夹具的冲屑功能问题 珩磨头冷却,润滑以及冲屑所用的珩磨液是通 32 过夹具上的导套冲向工件,且随夹具的加夹紧,松 开过程来控制冷却液的开,关(见图6).珩磨液如不 能及时把珩磨下来的矽粒,铁屑冲走,这些杂物将 带入加工部位,造成工件划伤.该工况要求导套既 要耐磨,又要便于排屑.试验组先后选用锡青铜,灰 铸铁,球墨铸铁等材料做导套进行试验,最后采用 球墨铸铁材料的导套,因为球墨铸铁材料的耐磨性 好,不会产生很大变形,尺寸稳定,使因材料引起的 测量误差小,因此用这种材料的导套既做珩磨头导 向,又做气动在线测量和尺寸标定样圈最好.同时, 将导套内排屑槽由直槽改为螺旋槽,螺旋槽使进入 导套内的液体旋转,从磨石侧方将磨屑冲走,有利于 排屑.除此,改进了过滤装置,避免铁屑过滤不净. 爵 \ 珩磨头导 冲屑润滑 导套固定 台面压 工 浮动工作 滚 升降工作 图5进给压力选择图 图6珩磨夹具示意图 3结束语 在生产中对以上5个方面采取了改进措施,降 低了废品率,产品质量明显提高. (收稿日期:2003—12—12)