0 引（yǐn）言

      曲軸（zhóu）是汽車發動機（jī）的關鍵零件，其結構（gòu）複雜，加工精度高，難度大，工（gōng）藝複雜（zá）。圖1 所示為一種（zhǒng）精密曲軸磨連杆工序（xù）圖，連杆軸頸呈90°分布，是該（gāi）曲軸加（jiā）工的難點。主要技術要求如下（xià）。

      1) 連杆軸頸與主軸頸的中心距和相位角。

      2) 連杆軸頸軸心線與第一和第五主軸頸共同（tóng）軸（zhóu）心線的平行度。

      3) 連杆軸頸的（de）尺寸精度、圓柱（zhù）度和表麵粗（cū）糙度等。對於高標（biāo）準的汽車發動（dòng）機，相位角的控製是至關重要的，該曲軸的相位角公差要求控（kòng）製在±12'。曲軸精磨連杆軸徑時出現廢品的主要原（yuán）因是相位角超差和連杆軸頸圓（yuán）角R 處的表麵質量不符合（hé）要求。影響相位角分度精度的（de）原因主要是夾具分度精度控製不好; 影響連杆軸頸圓角R 處（chù）表麵質量的主要原因是工藝係統（tǒng）的振動。

      筆者（zhě）設計了一種精（jīng）磨連杆軸頸夾具，圓滿解決了以上問題，用普通MQ8260 曲軸磨床，加工出了高質量的精密曲（qǔ）軸。

1 曲軸加工工藝分析

      精密（mì）曲軸磨連杆工（gōng）序圖如圖1 所示，根據（jù）基準重合原則，曲軸精磨連杆軸徑時定位基準與（yǔ）設計基準應該重合，所以，精磨連杆（gǎn）軸徑時的主要定位基準選第一和第五主軸頸（jǐng）的公（gōng）共軸心線，軸向定位（wèi）基準選第一主軸頸的右（yòu）台（tái）階側麵，而相位（wèi）角的定位精基準選連杆軸頸的中心線。曲軸的主（zhǔ）要（yào）機械加工（gōng）工（gōng）藝（yì）如下: 粗車主（zhǔ）軸頸→粗車連（lián）杆軸（zhóu）頸→精車主軸頸→精車連杆軸（zhóu）頸→表麵淬火→粗（cū）磨主軸（zhóu）頸→粗磨連杆軸頸→精磨主軸頸→精磨連杆軸頸→拋光。

      從工藝過程可知，用（yòng）粗磨過的主軸頸定位粗磨連杆軸頸，然後（hòu）用精磨過的主軸頸定位精（jīng）磨連杆軸頸，以保證磨連杆軸頸時有足夠的定位精度。 

2 連杆（gǎn）軸頸磨削（xuē）定位分析

      曲軸磨削常用的定位形（xíng）式有三爪、V 形塊和半圓弧軸瓦三種，三爪由於不能實現主1、主5 軸頸定位，而且裝夾不方便，不適合在（zài）批量生（shēng）產中使用; V 形塊定（dìng）位的適應（yīng）性強，夾具調整方便，定位精度高，是連杆軸頸加工（gōng）較好且常見（jiàn）的定位形式，廣泛應用於（yú）連（lián）杆軸頸的車削和磨削夾具（jù）中。但V 形塊定位的缺點是夾具係（xì）統剛性不好（hǎo），如（rú）圖2a 所示，在A 處V 形塊定位麵與工件是線接觸，在磨床啟動衝擊力的作用下兩端V 形塊（kuài）與工件的接觸線（xiàn）摩擦力小，會使（shǐ）主（zhǔ）1、主5 軸兩端V形塊相對於工件產生（shēng）扭轉變（biàn）形而影響連杆的分度精（jīng）度。

      為此，精磨連杆軸頸的夾具采用了半圓弧軸瓦定（dìng）位，此時工（gōng）件與夾具的定位是（shì）麵接（jiē）觸，如圖2b 所示，克服了V 形塊（kuài）定（dìng）位剛（gāng）性不好的缺點（diǎn）。因（yīn）此，連杆軸（zhóu）頸粗磨用V 形塊定（dìng）位，製造調整方便; 精磨（mó）時用半圓弧軸瓦定位，剛性好、精（jīng）度高。 

3 精磨連杆夾具結構設計

3.1 夾具結構（gòu）分（fèn）析

      精磨連杆夾具（jù）結構簡圖如圖（tú）3 所示，定位（wèi）斜楔8放（fàng）入夾具體1 的V 形槽中，將分度盤（pán）10 上的刻線（xiàn）對準夾緊圈9 上的基準線，用鎖緊螺母7 鎖（suǒ）緊。曲軸在分度盤上的半（bàn）圓軸瓦4 上定位，然後以粗（cū）磨後的連杆（gǎn）軸頸為基（jī）準，指示表校正餘量並用壓緊（jǐn）螺母6 壓緊，磨削1#連杆( 連1) 軸頸。完成1#連杆軸頸的磨削後，鬆開鎖緊螺母7，將分度盤10 轉動（dòng）90°，由分度（dù）盤10 上的（de）刻度線對準基準線粗定位（wèi），然後用指示表校正精磨過的1#連杆軸（zhóu）頸，實現精定位，以保證相位角的精度，用鎖緊螺母7 鎖緊後磨削（xuē）2#連杆（gǎn）軸（zhóu）頸，按同樣的方法依次磨削3#、4#連杆軸頸。 

      該夾（jiá）具分度時曲軸不需要（yào）重新裝夾，采用分度盤（pán）轉動分度，克服了曲軸重新裝夾引（yǐn）起（qǐ）的誤差和變形。用刻線粗定位便於觀察和（hé）調整，操作方便，不幹涉用百分表精定位時的（de）微調。與法蘭端銷孔定位比較，其影響定位精度的因素少、精度高且結構簡單。

      相位角的校正方法如圖4 所示，在磨好1# 連（lián）杆軸頸後，將分度盤旋轉90°，刻線粗定位，將（jiāng）1# 連杆軸頸轉到水平（píng）位置，然後用指示表按尺寸B( 尺寸B 應等於圓弧軸瓦中心到基準麵的距離加上連杆（gǎn）軸頸（jǐng）的半徑) 校正並夾緊。 

 3.2 相位角的定位誤差分（fèn）析計算

      軸（zhóu）瓦的（de）定位麵直徑為，主軸頸的定位（wèi）麵直徑為，主軸頸的基準位移誤差ΔY等於主軸頸軸心線在軸瓦（wǎ）中的最大變動量，即:

      ΔY = ( 0.014 + 0.014) /2 = 0.014mm

      又由於相位角的設計基準是連杆軸頸的中心線，而校正基準是連杆軸頸的母線（xiàn），所以基準（zhǔn）不重合誤差為（wéi）連（lián）杆軸頸（jǐng）半徑的公差，即:

      ΔB = 0.010/2 = 0.005mm 

      所以相位角加工的定位誤差α 為:

      α = arctan［( 0.005 + .0.014) /50］= 2'35″

      通（tōng）過計算，分度定位（wèi）誤差隻有2'35″，遠遠小於曲軸分度精度( ±12') 的三分之一，滿足加工要求。

4 基於行為建模技術的平衡塊設計

      磨連杆軸頸時，由工件、夾具（jù）構成的工藝係統是和機（jī）床主軸一起轉動的，如（rú）果係統不平衡，就會在加（jiā）工過（guò）程中引（yǐn）起振動，使連杆軸頸，特別是R 圓角處產生（shēng）振紋（wén），影響曲軸的使用壽（shòu）命甚至出現廢品。由（yóu）於連杆軸頸夾具質量大、結構複雜，一（yī）般是安裝在磨床上，根據（jù）經驗調整平衡塊。這（zhè）種方法平衡精度低，不能滿足精密（mì）曲（qǔ）軸加工的要（yào）求。

      利用（yòng）行（háng）為建模技術可以簡化設計流程（chéng），降低成本，提高平衡精（jīng）度。 

      行為建（jiàn）模（mó）中的最優化設計分析（xī）可以解決在（zài）滿足某一設計目標和設計約束的情況下，如何（hé）找出設計變量的最佳解。在（zài）如圖3 所示的夾具中，以圓弧定位軸瓦的中心線和夾具回轉（zhuǎn）中心線的（de）距離h 為設計目標，以平衡塊的尺寸作為設計變量，以平衡塊重（chóng）心（xīn）到夾具回（huí）轉中心的距離m 為設（shè）計約束，然後利用行為建模技術中的最優化模塊進行優化計算，從而找到一組最佳解。

5 結語

      本文研究了用普通曲軸磨床磨削精密曲軸的（de）連杆軸頸技術，特別（bié）是利用行為建模技術對夾具在回轉過（guò）程的平衡做了（le）優化設計計算，提高了連杆軸頸的磨削精度和表麵質量，減少了廢品率（lǜ），降低了（le）成本。 

      從（cóng）用戶（hù）反饋的統計數據看，曲（qǔ）軸連杆軸頸處的破壞明顯減少，為企業取得了經濟（jì）效益。