曲軸加工中的車(chē)床配重計(jì)算

宋春蘭，李廣娟，田理中，劉 華

（江蘇省徐州鍛壓機(jī)床廠集團(tuán)有限公司，江蘇 徐州 221116）

機(jī)械加工過(guò)程中，偏心回轉(zhuǎn)體零件的加工非常普遍，因車(chē)床工件做圓周運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量的偏心會(huì)產(chǎn)生離心力。當(dāng)工件重心與車(chē)床卡盤(pán)的回轉(zhuǎn)中心不重合時(shí)，在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下就會(huì)產(chǎn)生一定的不平衡力，在不平衡力的作用下，加工過(guò)程中工件會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，直接影響加工精度，當(dāng)精加工轉(zhuǎn)速較高時(shí)，很可能造成事故，因此偏心回轉(zhuǎn)體的加工過(guò)程中，車(chē)床配重是非常重要的環(huán)節(jié)。配重計(jì)算即計(jì)算配重塊的兩個(gè)參數(shù)：位置及質(zhì)量，位置主要根據(jù)車(chē)床卡盤(pán)參數(shù)及待加工零件的具體尺寸綜合決定，以不干涉為原則；質(zhì)量則用軟件進(jìn)行模擬計(jì)算。本文將以偏心曲軸為例進(jìn)行詳細(xì)介紹，供行業(yè)同仁參考。

1 確定配重位置

配重位置主要根據(jù)車(chē)床卡盤(pán)參數(shù)及加工零件的具體尺寸綜合決定。配重塊之間、配重塊與卡爪、配重塊與零件均不得干涉。配重塊通過(guò)卡盤(pán)上T型槽固定，因此T型槽位置也是必須要了解的。為確保配重塊位置的合理、實(shí)用，計(jì)算配重之前需確定以下四個(gè)參數(shù)：①車(chē)床型號(hào)、卡盤(pán)直徑；②卡盤(pán)上T型槽尺寸及T型槽位置分布；③卡爪尺寸及位置分布；④待加工零件的尺寸。

2 在SolidWorks中建模

以圖1中偏心軸頸A加工為例，建模時(shí)首先確定A外圓中心（XY坐標(biāo)）與坐標(biāo)原點(diǎn)重合，即重心與坐標(biāo)原點(diǎn)重合，Z坐標(biāo)為A外圓長(zhǎng)度方向坐標(biāo)。其次因是毛坯加工，應(yīng)按毛坯圖建模。零件密度正確配置，保證模型重量與實(shí)際零件重量相符。

圖1 偏心軸頸加工

3 配重質(zhì)量計(jì)算

模型建好后，通過(guò)軟件的質(zhì)量特性選項(xiàng)可直接計(jì)算出零件的重心坐標(biāo)值，對(duì)應(yīng)視圖窗口中即圖中小球所在位置，如圖2所示。對(duì)曲軸重心進(jìn)行分析，因曲軸是軸向?qū)ΨQ(chēng)零件，因此重心X坐標(biāo)與零件中心重合，根據(jù)圖2質(zhì)量特性對(duì)話框可以看出Y坐標(biāo)與零件中心相差74.411。根據(jù)力矩平衡原理，配重塊位置應(yīng)在重心與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的延長(zhǎng)線上，方向與重心坐標(biāo)相反。根據(jù)卡盤(pán)尺寸及T型槽位置確定配重塊中心距坐標(biāo)原點(diǎn)的Y方向距離設(shè)為L(zhǎng)p，假設(shè)配重塊質(zhì)量為Mp。

圖2 零件質(zhì)量特性

Mp=（零件質(zhì)量×重心Y坐標(biāo)）/Lp

根據(jù)以上公式，假設(shè)Lp=300，即算得Mp=154.672。建立質(zhì)量為154.672的圓柱體模型進(jìn)行裝配，并通過(guò)對(duì)裝配體進(jìn)行重心計(jì)算，如圖3所示，可看到重心與坐標(biāo)原點(diǎn)基本重合，即配重計(jì)算正確。

圖3 裝配體質(zhì)量特性

車(chē)曲軸其他軸頸時(shí)，配重計(jì)算方法同上，只需將待加工軸頸中心與坐標(biāo)原點(diǎn)重合，按上述步驟計(jì)算即可。

4 實(shí)際應(yīng)用

當(dāng)曲軸偏心較大時(shí)，所需配重較重，體積較大，配重塊往往需要分開(kāi)布置。布置配重塊時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：

（1）為方便操作人員安裝，配重塊不宜太重。

（2）因零件是毛坯，與所建模型重量及重心不可能完全相符，計(jì)算的配重Mp只能是一個(gè)接近的數(shù)值。因此，配重塊需設(shè)計(jì)成幾種大小不同的規(guī)格，方便調(diào)節(jié)。

（3）根據(jù)上述Mp計(jì)算公式可以看出，Lp越大，配重質(zhì)量越小，從節(jié)約成本的角度考慮，Lp盡可能大一些，但需確保安全。

（4）配重塊高度不宜過(guò)高，以防高速旋轉(zhuǎn)時(shí)T型槽螺釘拉斷。

（5）配重效果應(yīng)達(dá)到翻轉(zhuǎn)曲軸時(shí)，曲軸能夠在任意位置停轉(zhuǎn)。

（6）當(dāng)配重較重，圓柱型配重塊不能滿足要求時(shí)，可使用扇形配重塊，但扇形配重塊重心不好確定，最好利用三維軟件進(jìn)行模擬。

5 結(jié)論

通過(guò)以上方法計(jì)算的配重基本能夠滿足使用要求，已在本廠進(jìn)行了推廣使用。其他偏心回轉(zhuǎn)體零件的加工均可參照此法進(jìn)行計(jì)算。

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