曲轴连杆颈及过渡圆角磨削不良的解决方案

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1、曲轴连杆颈及过渡圆角磨削不良的解决方案徐兵杰北京现代汽车有限公司摘要：在大批量曲轴自动加工过程中机床的工装夹具的刚性及精度决定了产品的稳定性，产品质量的稳定对于节约企业生产成本是极为有利的。本文着重介绍了利用工业工程方法对于小松内铣机床的工装改进方案。关键词：WORKREST产品质量生产成本引言：2009年北汽控股公司制定了产销汽车100万辆、销售收入1000亿元的“百万千亿”目标。作为北汽控股的重要支柱企业，北京现代的作用非同寻常。在这样的大背景下就要求了我们的生产准时化，有序化，规范化。在整个生产运营体系中，同样的要求也出现在发动机厂曲轴生产上。在曲轴的整条工艺体系

2、中，连杆颈加工是最为复杂的工艺，因而生产质量事故最为频发。小松内铣的连杆颈粗加工是连杆颈精加工之前重要工序，控制好曲轴连杆颈的粗加工质量就可以极大的降低曲轴不良品的产生。1.北京现代曲轴连杆颈加工简介：1.1曲轴连杆颈加工工序说明：工序加工内容GC30-60曲轴连杆颈铣削加工GC30-100曲轴连杆过渡圆角颈铣削加工GC30-150曲轴连杆颈及过渡圆角磨削加工1.2小松内铣工艺简介：小松内铣技术是日本小松的全球专利技术，它通过成型铣刀盘在固定的工件上进行圆弧插补运动，完成一次性铣削加工。就北京现代的小松连杆颈内铣机床而言其优点有：加工效率高，生产节拍短。使用成型刀盘生产

3、加工，连杆颈宽度加工尺寸稳定。机械结构简单，人工调整拆卸简便。表面粗糙度及圆度参数控制稳定。1.3加工尺寸技术要求:表一GC30-60序曲轴连杆颈直径要求：Φ45.6±0.1曲轴连杆颈相位要求：0±0.12曲轴连杆颈1/2行程要求：42.5/46.75±0.12曲轴连杆颈圆度要求：Φ0.1曲轴连杆颈直径表面粗糙度:Ra6.3曲轴连杆颈侧立面表面粗糙度:Ra3.2第8页共8页表二GC30-100序曲轴连杆颈R角直径要求：Φ45.4±0.15曲轴连杆颈R角相位要求：0±0.12曲轴连杆颈R角1/2行程要求：42.5/46.75±0.12曲轴连杆颈R角大小：R2.5±0.15

4、曲轴连杆颈侧立面表面粗糙度:Ra3.22.在生产过程中，遇到的实际问题在实际的生产实践中，我们并没有发现60序、与100序这两个工位的加工数据有较大的波动，相反，它们的后道工序150序有着明显的加工质量事故发生：2.1GC30-150序曲轴连杆颈未磨削完全，也就是说在360°的曲轴连杆颈圆周上有一段圆弧面未被磨削到（如图3-1）曲轴连杆颈未被磨削的表面图2-1此问题产生之后，使我们第一个想到的原因就是查找150序本身是否有工装夹具定位不准的情况或者整个夹具体是否出现了相位偏移，但使我们感到疑惑的是并不是每一根曲轴都存在磨削不良的状况，并且在加工合格的曲轴中进行抽样检测后

5、，结果显示曲轴的相位与1/2行程都处于合格范围内。之后，我们又作了标准棒检测，结果显示夹具定位正常。所以，我们大胆的推测可能是60序出现了问题。2.2曲轴连杆颈过渡圆角在360°圆周上有一段圆角未被磨削，而在相反方向R角磨削出现断差，而正常的加工现象应该是两端圆弧交于一点（如图2-2）图2-2同样问题发生在GC30-150序的R角磨削上，我们按照连杆颈相位问题的处理方法进行检测后发现，依旧是150序没有问题，所以我推测可能100序R角铣削出现了问题。第8页共8页3.对于问题的分析、假设与验证3.1根据北京现代曲轴连杆颈加工工艺对于GC30-150序的加工质量问题进行分析

6、3.1.1曲轴连杆颈直径加工工艺曲轴毛坯（连杆颈）→曲轴连杆颈直径铣削→曲轴连杆颈直径磨削→曲轴连杆颈直径抛光3.1.2曲轴连杆颈过渡圆角加工工艺曲轴连杆颈直径铣削完成→曲轴连杆颈过渡圆角铣削及侧立面铣削（如图3-1）→曲轴连杆颈过渡圆角磨削（如图3-2）图3-1图3-23.1.3曲轴连杆颈过渡圆角磨削的必要性在直列四冲程发动机工作中，由于爆炸压力与往复惯性力的共同作用，曲轴连杆颈在由0°--90°运动过程中受的力最为集中。因而曲轴最容易应力集中的部位就是主轴颈与连杆颈的过度圆角之间的“危险截面”。（如图3-3）曲轴连杆颈曲轴主轴颈图3-3由材料力学知识可知，曲轴过度圆

7、角越小，应力集中效应越明显，所以必需增大圆角半径，但随着圆角半径的增大，轴颈有效承压长度缩短，为了解决这一矛盾，曲轴连杆颈圆角采用几段相互相切圆弧的设计方法，对于砂轮的修整与砂轮位置的调整要求较高。在实际的连杆颈磨削过程中，我们采用CBN砂轮进行连杆颈磨削。此种砂轮不同于钰釉合金砂轮，它的修整难度就要比钰釉合金砂轮大，但一旦修整完成，形状就不易被更改，寿命也比钰釉合金砂轮高,平均150工件/修整。而钰釉合金砂轮得修整频率仅为5-6工件/修整。故采用CBN砂轮进行连杆颈加工对与加工尺寸的控制以及生产节拍的控制都是很有好处的。3.2对于曲轴连