曲軸機(jī)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(zhì)量定心，加工中心加工質(zhì)量中心孔，曲軸加工完成后進(jìn)行最終動平衡工藝的生產(chǎn)線，存在質(zhì)量定心設(shè)備與加工中心對接，加工中心質(zhì)量中心孔加工準(zhǔn)確性，毛坯不平衡量穩(wěn)定性，毛坯質(zhì)量中心、幾何中心、成品質(zhì)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(shí)際生產(chǎn)中，需要解決因動平衡造成的損失。本文將列舉我們在生產(chǎn)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(chǎn)線上如何成功應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：曲軸制造;質(zhì)量中心;動平衡

1 引言

東風(fēng)雷諾HR13曲軸線，生產(chǎn)1.3T發(fā)動機(jī)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(shè)備根據(jù)不平衡量計(jì)算兩端中心孔坐標(biāo)，并將兩端中心孔坐標(biāo)傳輸給鉆孔加工中心，加工中心根據(jù)傳輸坐標(biāo)進(jìn)行兩端孔加工。在余量加工完畢后，對成品進(jìn)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(chǎn)線上，如果不先解決動平衡問題，將會造成大量因動平衡產(chǎn)生的工、料廢。

目前我們在生產(chǎn)線調(diào)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(xiàn)場因設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸問題導(dǎo)致的動平衡問題案例

為保證兩工序數(shù)據(jù)傳輸正確，加工中心鉆孔準(zhǔn)確性，可以采用線外動平衡機(jī)進(jìn)行檢測，但是對于幾何中心和質(zhì)量中心一致性高的毛坯，存在坐標(biāo)數(shù)據(jù)有誤的情況也無法發(fā)現(xiàn)。

在HR1曲軸線調(diào)試時，采用1A模號的毛坯，1A毛坯不平衡量穩(wěn)定，不平衡量小，OP10A計(jì)算得到的質(zhì)量中心坐標(biāo)數(shù)值小（見表1：OP10A 1A毛坯測量數(shù)據(jù)），也可以理解為毛坯幾何中心與質(zhì)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(biāo)錯誤問題點(diǎn)未被發(fā)現(xiàn)。

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(fā)現(xiàn)動平衡超差，OP10A動平衡測量無異常（見表2：OP10A 1D毛坯測量數(shù)據(jù)），為了確認(rèn)OP10B打孔正確性，在三坐標(biāo)上編制特殊程序進(jìn)行幾何中心與質(zhì)量中心位置的檢測。

根據(jù)OP10A輸出數(shù)據(jù)：法蘭端X=0.266、Y=0.43，齒輪端X=-0.288，Y=0.351（圖2：質(zhì)量中心孔理論計(jì)算位置），OP10B加工完成后，在三坐標(biāo)進(jìn)行測量（圖4：三坐標(biāo)測量報告），來判斷出質(zhì)量中心孔在曲軸上實(shí)際坐標(biāo)位置（圖3：質(zhì)量中心孔實(shí)際位置）。

從三坐標(biāo)測量結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)法蘭端OP10B打孔坐標(biāo)錯誤，修正OP10B坐標(biāo)調(diào)用程序，重新試切驗(yàn)證。

OP10A輸出數(shù)據(jù)：法蘭端X=0.146、Y=0.572，齒輪端X=-0.298，Y=0.239（圖5：質(zhì)量中心孔理論計(jì)算位置），OP10B加工完成后，在三坐標(biāo)進(jìn)行測量（圖7：三坐標(biāo)測量報告），來判斷出質(zhì)量中心孔在曲軸上實(shí)際坐標(biāo)位置（圖6：質(zhì)量中心孔實(shí)際位置）。

OP10B坐標(biāo)調(diào)用程序更改成功，線外質(zhì)動平衡測量合格。

由于OP10B坐標(biāo)調(diào)用程序很復(fù)雜，有大量的數(shù)學(xué)運(yùn)算，所以如果出現(xiàn)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(yùn)用三坐標(biāo)來驗(yàn)證打孔位置的方式，值得推薦，可以作為在OP10A與OP10B調(diào)試初期解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋匾襟E。

3 毛坯余量分配導(dǎo)致的最終動平衡不合格案例

上述動平衡案例是生產(chǎn)線設(shè)備引起的，但很多動平衡問題是因毛坯余量分配問題導(dǎo)致的。對于曲軸，其實(shí)有三個中心：毛坯質(zhì)量中心、幾何中心、成品質(zhì)量中心，三個中心一致性好的毛坯，才能保證曲軸動平衡穩(wěn)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(zhì)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(dǎo)致的最終動平衡不合格案例，案例如下：

1D毛坯5件采用質(zhì)量中心加工至OP260，測量發(fā)現(xiàn)曲軸動平衡不合格（表3：1D毛坯OP260測量數(shù)據(jù)）。但是在OP10A毛坯動平衡測量后，生成質(zhì)量中心坐標(biāo)，OP10B根據(jù)坐標(biāo)進(jìn)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(zhì)量中心與毛坯質(zhì)量中心差異出現(xiàn)，導(dǎo)致最終成品動平衡不合格。

根據(jù)表2：1D毛坯 OP10A測量數(shù)據(jù)和表3：1D毛坯OP260測量數(shù)據(jù)（注意：因工序設(shè)計(jì)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(yùn)用OP260的數(shù)據(jù)計(jì)算出成品質(zhì)量中心（圖8：OP260質(zhì)量中心統(tǒng)計(jì)圖），補(bǔ)償至OP10A（圖9：OP10A質(zhì)量中心補(bǔ)償圖）。補(bǔ)償后，OP10A計(jì)算補(bǔ)償值后，生成新的質(zhì)量中心坐標(biāo)值（表4：1D毛坯OP10A補(bǔ)償后測量數(shù)據(jù)）。按照新的坐標(biāo)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(shù)據(jù)）。

對于不同模號的毛坯，在采用質(zhì)量中心鉆中心孔的生產(chǎn)線上，最低風(fēng)險是先小批量動平衡驗(yàn)證。當(dāng)然，從OP10A測量數(shù)據(jù)上也可以分析出此模號毛坯的毛坯質(zhì)量中心、幾何中心和成品質(zhì)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(shù)據(jù)，初始不平衡量小，質(zhì)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(jié)果看，三個中心重合度低，這樣的毛坯在批量生產(chǎn)前，必須小批量加工，將最終動平衡數(shù)據(jù)分析后補(bǔ)償至初始動平衡測量機(jī)上。

4 結(jié)論

對于曲軸，動平衡問題是曲軸加工過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題。上述兩個案例僅僅是生產(chǎn)線調(diào)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(xiàn)，需要我們長期關(guān)注曲軸動平衡問題，不斷探究，解決問題。