【doc】汽车发动机连杆珩磨工艺分析

汽车发动机连杆珩磨工艺分析J杨立国家海洋技术中心摘要针对连杆珩磨中出现的问题进行了工艺分析,找出影响工件质量的主要因素,并对所采取的措施加以讨论如提高珩磨机主轴运行刚度及精度改进夹具,使其自由平稳浮动选用耐磨材料做导套加大冲屑及润滑力度选择适应高速冲击切削的金属基单晶刚玉磨石提高磨石胶接强度,调整网纹角度,使切削痕迹不重复,周圈均布等,使工作质量得以很大提高关键词连杆珩磨工艺ANALYSISOFHONINGPROCESSFORCONNECTINGRODOFVEHICLEENGINEABSTRACTEPROCESSISANALYZEDANDTHEMAINREASONSOFINFLUENCINGTHEWORKPIECEQUALITYAREFOUNDINORDERTORESOLVINGTHEPROBLEMINCONNECTINGRODHONINGINTHISPAPERMOREOVER,THEUPSWINGTECHNIQUESALEDISCUSSEDFORINSTANCE,IMPROVERIGIDITYANDPRECISIONOFHONINGFACILITIESPRINCIPALAXISMAKETHEHONINGMACHINEFLOATINGFREELYANDSMOOTHLYBYMENDINGTHEJIGSCHOOSETHEWEARABLEMATERIALASLEADINGCOVERINCREASETHESTRENGTHOFFLUSHINGSCRAPSANDLUBRICATINGCHOOSEMETALBASESINGLECRYSTALCORUNDUMHONEINORDERTOFITHISHSPEEDBUMPINGCUTTINGMAKECUTTINGTRACENOTREPEATEDANDDISTRIBUTINGUNIFORMLYBYIMPROVINGCEMENTATIONINTENSIONOFHONEANDADJUSTINGTHEANGLEOFMESHYVEINSSOTHEWORKINGQUALITYISINCREASEDGREATLYKEYWORDSCONNECTINGRODHONINGPROCESS引言连杆是发动机的主要零件之一,其功能是将活塞承受的燃油爆发力传递给曲轴,使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动连杆质量小,受力大,加工要求严格微型车发动机连杆材料可为40MNVBA,硬度为HB223269,表面进行喷丸处理,脱炭层010NLLN,金相组织为细晶粒索氏体连杆杆身为“工“字形断面在珩磨中,工序质量不够稳定,出现过平行度,垂直度超差,被加工孔划伤,珩磨石脱落,超常损坏等问题立式珩磨机主轴旋转,往复运动分别由两套双速电机,锥盘无级变速减速系统驱动,主轴往复为曲该工序常用设备是国产专用连杆珩磨机该机床为PC编程,液压控制珩磨头进刀,半自动循环的柄连杆机构,换向频率高,行程小1080MM,适合于直径为2100INTO的珩磨加工内孔珩磨的特征是数根条状珩磨石对称安装在珩磨头上,加工中珩磨头随机床主轴一边作回转运动,一边作上下往复运动,同时以机械及液压的方式对珩磨石施加一定压力,使之涨出作进给运动,来完成切削的过程由于珩磨头在每一往复行程的起始位置都与上次错开一个角度,致使加工面上形成了均匀分布且正反向交叉的不重叠的切削网纹图1珩磨一般可达到RA0804脚的表面粗糙度值由于珩磨速度低,发热量低,较硬的金属表面不易被烧伤,挤压变质层很薄,因而能获得很高的运动副表面质量珩磨不仅可以获得较高的尺寸精度误差23IXM,还能修正被加工孔在珩磨前序中的形状误差,如圆度,椭圆度,圆柱度,锥度,直线度由于珩磨头或工作在加工时是浮动的,所以珩磨不宜修正孔的位置偏差,也不能彻底修正孔的垂直度珩磨石的运动方向A交叉网纹的形成B珩磨面展开放大图1珩磨交叉网纹角该工序是将珩磨余量为00080052MNL的连杆装卡在浮动夹具上,先进行低压上下往复预珩,夹具然后主轴旋转变为高压正式珩磨,最后是低压修光,如图2所示J磨石快涨J珩低压预珩磨石快工速高压珩磨退回进1F低压修光F图2进给运动循环过程1珩磨工艺分析现将本工序影响连杆产品质量的主要因素归纳如图3所示2对策及改进措施21机床与夹具浮动问题1机床珩磨机主轴是以滑配合穿过旋转套的花键轴旋转套用滚动轴承固定,定位长度为300MNL珩磨头通过卡子联接套,带锥柄的液压转动阀体与主轴联接,伸出长度为500800MNL经静态测量,珩磨机有部分超差见表1,当将设备精度低与主轴偏心大卡持联接套旷量大一定位套不合格一,主轴与台面垂直度差珩磨头歪斜受力大责任心不强环境振动大/不稳定冲屑不净压力调整不当人和环境LI工艺参数匹配往复快,冲击大珩磨石破损前导向不合格/_珩磨石胶接强度差珩磨头精度图3影响产品质量的主要因素连杆珩磨精度差能够调整的部分都调整过来,珩磨效果仍然不好用排除的思路分析,主轴最细部位的直径在4,30MM以上,刚度不成问题偶然一次卡子连接套钩口处拉断,发现珩磨头在受力不均衡时歪斜经分析珩磨头歪斜是多种误差积累的结果,旋转套旷量在扭矩作用下可产生5歪斜,花键轴旷量也可产生5歪斜,卡子连接套上,下分别可产生L8歪斜,累加起来,珩磨头歪斜可达46这种歪斜肉眼难于观察,但由于主轴伸出较长,受力时,在珩磨头端部可偏移2MRFL以上原设计使用带有万向节性质的卡子联接,设计初衷是可少量浮动,以弥补夹具平面与主轴的不垂直度十字转轴起撞车保护销作用便于配各种直径的珩磨头表1珩磨机床实测精度MM由于连杆较薄,孔较大,不足以扶正珩磨头,在切削力不均衡时,珩磨头受到的扭转力矩很大,轻则形状超差锥孔,喇叭口,重则自锁性卡滞,导致珩磨条脱落,破损,工作报废2夹具原夹具平面浮动是由类似推力轴承的一圈无保持架的滚珠实现的,由于内外圈间隙较大此间隙用于调整夹具浮动量,不仅产生滚珠间的相互挤压,还有可能在一侧挤成一串,使夹具浮动时好时坏,不稳定经改造,滚珠限制在保持架内随机滚动,夹具浮动得以改善,如图4所示改进前滚珠挤压改进后滚珠被隔离图4浮动工作台滚珠支撑示意图实践证明,国产连杆珩磨机效果不如引进日本31此时珩磨速度V4119M/RAIN,网纹角36,结果珩磨石脱落与破损没有明显好转继而,又选用主轴往复速度为290次/MIN试验,珩磨速度V3962M/MIN,网纹角45,结果有较好的珩磨效果说明金属基单晶刚玉磨石可以承受主轴往复290次/MIN的高速冲击3金属去除率上述2种方案的磨削速度与磨石对被加工面的压力相近,金属去除率也相近,高压珩磨都需67S即可转下道工步4划痕不重复,无遗漏45与36时,珩磨转速与往复速度之0为093112083,都是无限循环小数含义是对珩磨头上某一块磨石来说,当其第2次向下插入工件时,工件相对第1次插入位置分别转过360XO931335,360X12083435,或是说某块珩磨石在相邻2次插人中,在工件上形成的差角分别为一25,75当45时,珩磨头插入L44次,磨石可均匀地扫过孔的一圈,珩磨6S后,工件被宽5MM的磨石覆盖过的角度为386,能够做到均匀,无遗漏当36时,珩磨石相邻两次插入工件的角度间隔较大,珩磨6S后,工件被磨石覆盖过的角度仅为317因此在完成金属去除的高压粗珩时,两者虽然都能做到网纹无重叠,但在珩磨加工余量,切削速度,珩磨时间已确定的情况下,后者做不到无遗漏,因而珩磨会有稍大的形状误差鉴于45时,珩磨精度高,产品质量稳定,故采用45的方案对其它材料的珩磨,要具体情况具体分析24珩磨石的压力问题珩磨石的工作压力是使珩磨石上的磨粒切人加工工件,并在往复及交叉运动中,磨粒能正常自刃自砺,磨石能脱落自砺本工序参照该机床推荐的图5标准,按预定的珩磨速度3962M/MIN,选取高压珩磨压力为06MPA,低压修光压力为04MPA,不但满足珩磨质量和生产节拍的要求,而且珩磨中冲击明显减小其实质是连杆珩磨速度,往复速度,压力,材料硬度,磨料劈开强度自刃自砺,粒度及粘接强度脱落自砺等多种因素的内在恰当匹配25夹具的冲屑功能问题珩磨头冷却,润滑以及冲屑所用的珩磨液是通32过夹具上的导套冲向工件,且随夹具的加夹紧,松开过程来控制冷却液的开,关见图6珩磨液如不能及时把珩磨下来的矽粒,铁屑冲走,这些杂物将带入加工部位,造成工件划伤该工况要求导套既要耐磨,又要便于排屑试验组先后选用锡青铜,灰铸铁,球墨铸铁等材料做导套进行试验,最后采用球墨铸铁材料的导套,因为球墨铸铁材料的耐磨性好,不会产生很大变形,尺寸稳定,使因材料引起的测量误差小,因此用这种材料的导套既做