曲軸動平衡機支撐滾輪改進

■桂林福達曲軸有限公司（廣西 541199）黃中順

曲軸的平衡是曲軸加工的關鍵工序之一，平衡質量的好壞，直接影響發動機整機的振動與噪聲，影響發動機的壽命。因此，在動平衡加工時，對平衡機床的穩定性、準確性有較高的要求，目前，國產的動平衡機床上基本上采用傳統的兩端滾輪支撐，機床底部電動機平帶帶動主支撐滾輪對曲軸進行動平衡測量，測出不平衡量及角度，然后根據數據結果在曲軸平衡塊上鉆孔去除不平衡量的方法加工。

在加工過程中由于曲軸主軸頸與動平衡機床支撐滾輪直接接觸，支撐滾輪為鋼材料，表面進行熱處理，硬度一般都達到60HRC以上，而軸頸外圓表面一般采用中頻淬火或氮化處理，硬度一般在50～55HRC，在機床上動平衡檢測過程中軸頸外圓與支撐滾輪以300～500 r/min的轉速進行相對滾動，當曲軸不平衡量較大需要反復檢測、去重或支撐滾輪表面有缺陷時，很容易造成軸頸外圓的滾傷，而動平衡工序一般都是在精磨軸頸工序后才進行的，當軸頸表面滾傷后，最后的拋光工序很難完全去除，嚴重時造成曲軸的報廢。

通過研究，我們決定對動平衡機床的支撐滾輪進行改進，在不影響加工精度、穩定性的前提下，避免由于動平衡檢測過程造成曲軸表面滾傷而使得產品不合格。原機床支撐滾輪為鋼材料制成，如圖1、圖2所示，每臺機床上安裝4個支撐滾輪，在檢測4缸曲軸時分別支撐第1、5主軸頸外圓。

由于曲軸自身有較大重量，因此要求改進的材料及結構要滿足機床的工作強度要求，原結構為整體式鋼材料滾輪，新結構為保證支撐基體的剛性不能產生變形，從而影響動平衡檢測數據的準確性，也采用45鋼作為支撐內盤，結構如圖3所示。

零件允許用φ50 mm的棒材和板材焊接而成坯料，整體調質至32～35HRC，在焊接處須采用過盈配合，焊接牢固后再進行加工成形，在加工過程中要保護兩中心孔錐面不被破壞，以方便在后序進行返修后重復使用。

圖4所示為支撐滾輪外圈，材料為環氧樹脂玻纖壓層板，抗壓強度＞200 MPa，在車床上加工出內圈尺寸，在鉆床上加工好位置孔后加熱至80C進行裝配，以支撐內盤兩端中心孔為基準磨削支撐滾輪外圈至要求尺寸，裝配后如圖5所示。

圖1 改進前支撐滾輪材料及結構

圖2 改進后的材料及結構

圖3 支撐內盤

將改進后的支撐滾輪換裝到機床上進行驗證，由于玻纖材料本身比曲軸硬度低，在外圓進行研磨后的表面粗糙度值Ra=0.4 mm，使切屑等雜物不易附著在滾輪表面上，從而保證了曲軸外圓不再出現滾傷的現象。當外圈磨損到一定程度時，將支撐滾輪拆下，以兩端中心孔作基準進行研磨后又可以繼續使用，直到外圈使用到極限后才對外圈進行更換。從我公司使用的經驗看，每加工3000件曲軸后對外圈進行一次修整，可修整6次以上；而穩定性方面，以5件4缸成品曲軸檢測數據進行對比，曲軸動平衡技術要求為不平衡量不大于10 g·cm，檢測結果如附表所列。

原裝支撐滾輪與改進后支撐滾輪檢測數據表

圖4 支撐滾輪外圈

圖5 裝配后支撐滾輪

通過對比分析可看出，改進后與原裝滾輪檢測的數據基本一致，為保險起見，在加工工藝要求上按8 g·cm進行控制。

3.結語

通過對動平衡機支撐滾輪的材料及結構改進，從根本上杜絕了由于動平衡工序造成曲軸滾傷不合格品的出現，現已經在我公司生產曲軸的幾個分廠進行推廣使用，對產品質量的提高起到較好的作用。

[1]袁兆成.內燃機設計［M］.北京：機械工業出版社，2012.