曲軸機加工過程中動平衡常見問題案例解析

李慧玲

摘 要：在采用曲軸初始質量定心，加工中心加工質量中心孔，曲軸加工完成后進行最終動平衡工藝的生產線，存在質量定心設備與加工中心對接，加工中心質量中心孔加工準確性，毛坯不平衡量穩定性，毛坯質量中心、幾何中心、成品質量中心一致性，上述因素都會影響曲軸動平衡，造成工、料廢。在實際生產中，需要解決因動平衡造成的損失。本文將列舉我們在生產過程中的兩個動平衡的典型案例，來探究動平衡問題在生產線上如何成功應用。

關鍵詞：曲軸制造;質量中心;動平衡

1 引言

東風雷諾HR13曲軸線，生產1.3T發動機曲軸，加工工藝如下圖1：HR13曲軸加工工藝過程。采用了毛坯上線測量初始不平衡量，動平衡設備根據不平衡量計算兩端中心孔坐標，并將兩端中心孔坐標傳輸給鉆孔加工中心，加工中心根據傳輸坐標進行兩端孔加工。在余量加工完畢后，對成品進行最終動平衡。從毛坯上線到成品最終動平衡，大量工件在生產線上，如果不先解決動平衡問題，將會造成大量因動平衡產生的工、料廢。

目前我們在生產線調試和試切中遇到的主要動平衡問題，我們以典型案例的形式來闡述。

2 現場因設備數據傳輸問題導致的動平衡問題案例

為保證兩工序數據傳輸正確，加工中心鉆孔準確性，可以采用線外動平衡機進行檢測，但是對于幾何中心和質量中心一致性高的毛坯，存在坐標數據有誤的情況也無法發現。

在HR1曲軸線調試時，采用1A模號的毛坯，1A毛坯不平衡量穩定，不平衡量小，OP10A計算得到的質量中心坐標數值小（見表1：OP10A 1A毛坯測量數據），也可以理解為毛坯幾何中心與質量中心一致性高。OP10B打孔后，在線外動平衡上測量OK，加工至OP260最終動平衡也合格，坐標錯誤問題點未被發現。

因毛坯改模，切換為1D模號的毛坯，1D毛坯在線上加工，打孔后發現動平衡超差，OP10A動平衡測量無異常（見表2：OP10A 1D毛坯測量數據），為了確認OP10B打孔正確性，在三坐標上編制特殊程序進行幾何中心與質量中心位置的檢測。

根據OP10A輸出數據：法蘭端X=0.266、Y=0.43，齒輪端X=-0.288，Y=0.351（圖2：質量中心孔理論計算位置），OP10B加工完成后，在三坐標進行測量（圖4：三坐標測量報告），來判斷出質量中心孔在曲軸上實際坐標位置（圖3：質量中心孔實際位置）。

從三坐標測量結果分析，發現法蘭端OP10B打孔坐標錯誤，修正OP10B坐標調用程序，重新試切驗證。

OP10A輸出數據：法蘭端X=0.146、Y=0.572，齒輪端X=-0.298，Y=0.239（圖5：質量中心孔理論計算位置），OP10B加工完成后，在三坐標進行測量（圖7：三坐標測量報告），來判斷出質量中心孔在曲軸上實際坐標位置（圖6：質量中心孔實際位置）。

OP10B坐標調用程序更改成功，線外質動平衡測量合格。

由于OP10B坐標調用程序很復雜，有大量的數學運算，所以如果出現打孔位置錯誤，只能通過別的方式來反推OP10B打孔位置是否正確，運用三坐標來驗證打孔位置的方式，值得推薦，可以作為在OP10A與OP10B調試初期解決數據傳輸的必要步驟。

3 毛坯余量分配導致的最終動平衡不合格案例

上述動平衡案例是生產線設備引起的，但很多動平衡問題是因毛坯余量分配問題導致的。對于曲軸，其實有三個中心：毛坯質量中心、幾何中心、成品質量中心，三個中心一致性好的毛坯，才能保證曲軸動平衡穩定，上述案例中1A毛坯就是三個中心一致性比較好的代表，但是1D毛坯盡管我們的毛坯質量中心加工對了，動平衡也合格，隨著加工過程中余量去除，在最終動平衡上，1D毛坯成品動平衡不合格。此類問題我們稱之為因毛坯余量分配導致的最終動平衡不合格案例，案例如下：

1D毛坯5件采用質量中心加工至OP260，測量發現曲軸動平衡不合格（表3：1D毛坯OP260測量數據）。但是在OP10A毛坯動平衡測量后，生成質量中心坐標，OP10B根據坐標進行中心孔加工，動平衡測量合格，隨著加工余量被去除，成品質量中心與毛坯質量中心差異出現，導致最終成品動平衡不合格。

根據表2：1D毛坯 OP10A測量數據和表3：1D毛坯OP260測量數據（注意：因工序設計原因，OP260與OP10A定義角度相差360度），OP260測量曲軸不平衡量分布角度與OP10A基本一致。運用OP260的數據計算出成品質量中心（圖8：OP260質量中心統計圖），補償至OP10A（圖9：OP10A質量中心補償圖）。補償后，OP10A計算補償值后，生成新的質量中心坐標值（表4：1D毛坯OP10A補償后測量數據）。按照新的坐標值加工工件至OP260，最終動平衡合格（表5：1D毛坯 OP260最終動平衡合格數據）。

對于不同模號的毛坯，在采用質量中心鉆中心孔的生產線上，最低風險是先小批量動平衡驗證。當然，從OP10A測量數據上也可以分析出此模號毛坯的毛坯質量中心、幾何中心和成品質量中心三者重合度是否高。例如1A毛坯鍛造工藝過程控制的好，從上述表1：1A毛坯 OP10A測量數據，初始不平衡量小，質量中心與幾何中心位置差異小，曲軸的動平衡好。而1D毛坯初始不平衡量大，從試切結果看，三個中心重合度低，這樣的毛坯在批量生產前，必須小批量加工，將最終動平衡數據分析后補償至初始動平衡測量機上。

4 結論

對于曲軸，動平衡問題是曲軸加工過程中經常出現的問題。上述兩個案例僅僅是生產線調試初期，毛坯試做初期遇到的問題，在批量加工中，還會有新的問題出現，需要我們長期關注曲軸動平衡問題，不斷探究，解決問題。