CN111421422B - 一种曲轴的抛光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种曲轴的抛光方法，使用抛光装置，包括如下步骤：(1)按照曲轴轴颈基本尺寸半径加0.3mm～0.6mm，加工包覆层上的工作面，再在基座底部定位面上钻盲孔；(2)使用聚氨酯或耐磨耐热工程塑料浇铸在基座包覆面上形成包覆层；(3)待包覆层材料冷却、凝固，检测所述包覆层表面硬度范围达到85A～95A，进入步骤(4)；(4)在对曲轴轴颈抛光之前，对包覆层工作面内径使用砂轮研磨轴进行研磨；(5)对冷却后的包覆层工作面内径使用砂轮研磨轴进行研磨；(6)在抛光装置端面上加工圆角。其解决了现有曲轴抛光过程中各轴径间抛光精度不一致的技术问题。本发明可广泛应用于曲轴轴颈抛光工艺中。

Description

一种曲轴的抛光方法
技术领域
本发明涉及一种曲轴加工方法，特别是涉及一种曲轴的抛光方法。
背景技术
发动机曲轴是活塞式发动机的主要零部件之一，主轴颈与连杆轴颈的加工工序多，精度要求高。为了提高曲轴轴颈表面的光洁度，增加曲轴的耐磨性与疲劳寿命，目前，曲轴主轴颈与连杆轴颈采用抛光的方式来提高精度，通过数控抛光机上的抛光蹄与抛光砂带将曲轴的主轴颈和连杆轴颈夹紧，曲轴以自身的主轴中心线作为轴线进行旋转，曲轴会随着自身旋转的同时也会进行轴向的水平左右摆动，使轴颈表面与砂带之间进行摩擦，完成曲轴主轴颈与连杆轴颈的抛光。曲轴轴颈抛光过程中，抛光蹄是曲轴轴颈抛光工序的最关键的工艺装备之一，抛光蹄的设计起到至关重要的作用，现有曲轴抛光方式容易导致曲轴各轴颈间精度不一致，影响曲轴整体装配精度。
发明内容
本发明针对现有曲轴抛光过程中各轴径间抛光精度不一致的技术问题，提供一种能够保证曲轴各轴颈间精度一致、精度高的曲轴的抛光方法。
为此，本发明的技术方案是，一种曲轴的抛光方法，使用抛光装置，包括如下步骤：
(1)按照曲轴轴颈基本尺寸半径加0.3mm～0.6mm，加工包覆层上的工作面，再在基座底部定位面上钻盲孔；
(2)使用聚氨酯或耐磨耐热工程塑料浇铸在基座包覆面上形成包覆层，包覆层外侧由模具成型；
(3)待包覆层材料冷却、凝固，包覆层和基材能够牢固的粘结在一起，在使用过程中不会被分离或者脱落，检测包覆层表面硬度范围达到85A～95A，进入步骤(4)；若检测包覆层硬度超过范围，作不合格品处理；
(4)在对曲轴轴颈抛光之前，对包覆层工作面内径使用砂轮研磨轴进行研磨，使抛光蹄工作面与曲轴轴颈和圆角接触面积达到70％以上；
(5)对冷却后的包覆层工作面内径使用砂轮研磨轴进行研磨；
(6)在抛光装置端面上加工圆角，如果曲轴两端有圆角，则在抛光蹄工作面两端加工圆角，如果曲轴一端有圆角，则在抛光蹄工作面一端加工圆角；
其中，设定曲轴的轴颈D分别为：连杆轴颈D1，主轴颈D2，大头轴颈D3，第1主轴颈D4，小头轴颈D5，设定抛光蹄的内径尺寸为：连杆轴颈＝D1+0.8mm；主轴颈＝D2+0.8mm；大头轴颈＝D3+0.8mm；第1主轴颈＝D4+0.8mm；小头轴颈＝D5+0.8mm；
抛光蹄厚度B设计尺寸为：连杆轴颈档宽B1，主轴颈档宽B2，大头轴颈宽度B3，第1主轴颈宽度B4，小头轴颈宽度B5，设计时抛光蹄宽度尺寸分别为：连杆轴颈档宽B1-3mm，主轴颈档宽B2-3mm，大头轴颈宽度B3-1.5mm，第1主轴颈宽度B4-1.5mm，小头轴颈宽度B5按照原尺寸设计；
抛光蹄底面至抛光内径中心高度，设为H2固定值，H2为98mm±0.1mm；
抛光蹄内嵌45钢长度的设定：假设抛光蹄总长度为110mm，则内嵌45钢长度按照110mm-10mm＝100mm；内嵌45钢居中于抛光蹄底面，内嵌45钢厚度不低于10mm；
抛光蹄工作面内径为R，抛光蹄根据曲轴轴颈的排布分为两种结构，一种结构为抛光蹄工作面内径外侧倒圆角，另一种结构为抛光蹄工作面内径单边倒R角；抛光蹄上的圆角与连杆轴颈圆角、主轴颈圆角尺寸相同；
所述抛光装置设有基座，所述基座上设有包覆面和定位面，所述定位面用于所述抛光装置的固定，所述包覆面上设有包覆层，所述包覆层上设有工作面，所述工作面为圆弧状，所述包覆层设计硬度范围为邵氏硬度85A～95A，所述包覆层采用聚氨酯或耐磨耐热工程塑料材质，所述基座采用45#钢材质，所述定位面固定在抛光机的抛光臂上，所述基座上设有螺纹盲孔，所述螺纹盲孔内设有螺栓，所述基座与所述抛光臂之间通过螺栓连接。
本发明有益效果是，由于抛光装置外表面为聚氨酯或耐磨耐热工程塑料浇铸的包覆层，形成了软体抛光蹄，硬度适中，方便加工，表面精度高，对曲轴进行研磨时，与抛光砂带配合，可以更好的提高曲轴的研磨精度和各轴颈间精度的一致性。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1中A-A向剖视图(两端圆角)；
图4是图1中A-A向剖视图(一端圆角)。
图中符号说明：
1.基材；2.包覆层；3.工作面；4.定位面；5.圆角。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
如图1-2所示，一种抛光装置，具体的说是一种用于曲轴轴颈抛光的抛光蹄，设有基座，基座采用45#钢材质，基座上设有包覆面和定位面，定位面底端设有螺纹盲孔用于安装螺栓，定位面通过螺栓固定在抛光机的抛光臂上，不同的抛光蹄设计成相同的盲孔间距和孔径，可以保证安装的互换性。
基座上包覆面上设有包覆层，包覆层采用聚氨酯或耐磨耐热工程塑料材质浇筑在基座上，外形包覆层外形由模具控制，包覆层表面设计硬度为邵氏硬度85A～95A，试验证明硬度在90A±3A时曲轴研磨精度最高，待浇筑材料冷却后测量硬度。由于抛光蹄工作表面为聚氨酯或耐磨耐热工程塑料浇铸，形成了软体抛光蹄，硬度适中，方便加工和研磨，可以提高曲轴轴颈的研磨精度，对曲轴进行研磨时，工作面可以与抛光砂带配合，可以使曲轴达到更高的研磨精度，并且可以提高各轴颈间研磨精度的一致性。
工作面为与曲轴轴颈形状一致的圆弧状，工作面可以加工成两端面均有圆角，也可以一端加工圆角，以满足不同曲轴轴颈的需求。
一种曲轴轴颈抛光用抛光蹄的制造方法，具体步骤为：
(1)按照曲轴轴颈基本尺寸半径加0.3mm～0.6mm加工包覆层上的工作面，再在基座底部定位面上钻盲孔，为便于加工及降低制造成本，基座优先选用加工性能及机械性能良好、价格低、来源广、应用广泛的45#钢材质，其它满足加工性能及机械性能的材质均可使用；
(2)将聚氨酯或耐磨耐热工程塑料浇铸在基座包覆面上形成包覆层，包覆层外侧由模具成型；
(3)待抛光蹄上包覆层材料冷却凝固后，包覆层和基材能够牢固的粘结在一起，在使用过程中不会被分离或者脱落，检测包覆层工作面硬度；
(4)为了使轴颈的抛光效果能够满足曲轴设计的圆度、圆柱度等形位公差要求，本设计的抛光蹄为一种软体抛光蹄，通过调整浇筑工艺，要求实现抛光蹄表面硬度达到85A～95A，采用此硬度的抛光蹄能够较好的保证在抛光后各轴颈表面的精度。检测包覆层表面硬度，硬度在设计范围内，则进入步骤(5)；若检测包覆层硬度达不到要求的硬度，则做不合格品处理；
(5)在对曲轴轴颈抛光之前，需要对包覆层工作面内径使用砂轮研磨轴进行研磨，提高抛光蹄工作面光滑度，使抛光蹄工作面与曲轴轴颈和圆角接触面积达到70％以上；抛光蹄研磨后需要进行检验，定期进行维护，清除抛光蹄表面的颗粒和附着物，检查磨损和老化情况，视情况进行更换或者再次研磨；
(6)在抛光蹄工作面端面上加工圆角，如果曲轴两端有圆角，则在抛光蹄工作面两端加工如图3所示的圆角，如果曲轴一端有圆角，则在抛光蹄工作面一端加工如图4所示的圆角。
根据以上技术方案，设定曲轴的轴颈D分别为：连杆轴颈D1，主轴颈D2，大头轴颈D3，第1主轴颈D4，小头轴颈D5，由于砂带便于更换，精度较高，在曲轴轴颈进行抛光时的上下两个抛光蹄内表面分别包裹一层厚度为0.4mm的抛光砂带，为了使抛光砂带与曲轴轴颈表面完全接触，使抛光的效果更加均匀，设定抛光蹄的内径尺寸为：连杆轴颈＝D1+0.8mm；主轴颈＝D2+0.8mm；大头轴颈＝D3+0.8mm；第1主轴颈＝D4+0.8mm；小头轴颈＝D5+0.8mm。
曲轴以自身的主轴中心线作为轴线进行旋转，曲轴会随着自身的旋转的同时也会进行轴向的水平左右摆动，其左右摆动的间隙为3mm。为了保证曲轴在抛光机内抛光时轴向的旋转摆动距离，避免因抛光蹄与轴颈内档产生干涉，抛光蹄厚度B设计尺寸为：连杆轴颈档宽B1，主轴颈档宽B2，大头轴颈宽度B3，第1主轴颈宽度B4，小头轴颈宽度B5。设计时抛光蹄宽度尺寸分别为：连杆轴颈档宽B1-3mm，主轴颈档宽B2-3mm，大头轴颈宽度B3-1.5mm，第1主轴颈宽度B4-1.5mm，小头轴颈宽度B5按照原尺寸设计，既能有效避免互相干涉，还能保证抛光蹄与曲轴轴颈的研磨接触面积。
抛光蹄底面至抛光内径中心高度，设为H2固定值，根据常用曲轴尺寸，一般设定H2为98mm±0.1mm，抛光蹄制作完成后，需要使用三坐标对其进行校验确认。H1为抛光蹄高度，此高度在设计时，需要使用CAD软件在98mm的中心处画出与曲轴轴颈尺寸相同的圆进行模拟演示计算，根据模拟演示图来对其进行计算确认，此数值的设定必须保证抛光蹄工作面与抛光轴颈和圆角接触面积在70％以上。
抛光蹄内嵌45钢长度的设定：假设抛光蹄总长度为110mm，则内嵌45钢长度按照110mm-10mm＝100mm；内嵌45钢必须居中于抛光蹄底面。为保证抛光臂与抛光蹄的互换性，内嵌45钢上两个对称的螺栓孔间距需根据抛光机抛光臂上设计的两个通孔进行设计，为保证两个对称的螺栓孔的有足够的深度，内嵌45钢厚度不低于10mm。
抛光蹄工作面内径为R，抛光蹄根据曲轴轴颈的排布分为两种结构，一种结构为抛光蹄工作面内径外侧倒圆角，另一种结构为抛光蹄工作面内径单边倒R角。为了使轴颈圆角能够达到较高的精度，抛光蹄上的圆角与连杆轴颈圆角、主轴颈圆角尺寸相同。
通过以上技术方案设计的抛光蹄，安装尺寸相同，提供了通用性，并且，采用砂轮研磨轴对抛光蹄工作面进行研磨，可以有效的提高研磨后各个轴颈间加工精度的一致性，提高曲轴整体装配精度。
惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (1)

1.一种曲轴的抛光方法，其特征是，使用抛光装置，包括如下步骤：
(1)按照曲轴轴颈基本尺寸半径加0.3mm～0.6mm，加工包覆层上的工作面，再在基座底部定位面上钻盲孔；
(2)使用聚氨酯或耐磨耐热工程塑料浇铸在基座包覆面上形成包覆层，包覆层外侧由模具成型；
(3)待包覆层材料冷却、凝固，包覆层和基材能够牢固的粘结在一起，在使用过程中不会被分离或者脱落，检测包覆层表面硬度范围达到85A～95A，进入步骤(4)；若检测包覆层硬度超过范围，作不合格品处理；
(4)在对曲轴轴颈抛光之前，对包覆层工作面内径使用砂轮研磨轴进行研磨，使抛光蹄工作面与曲轴轴颈和圆角接触面积达到70％以上；
(5)对冷却后的包覆层工作面内径使用砂轮研磨轴进行研磨；
(6)在抛光装置端面上加工圆角，如果曲轴两端有圆角，则在抛光蹄工作面两端加工圆角，如果曲轴一端有圆角，则在抛光蹄工作面一端加工圆角；
其中，设定曲轴的轴颈D分别为：连杆轴颈D1，主轴颈D2，大头轴颈D3，第1主轴颈D4，小头轴颈D5，设定抛光蹄的内径尺寸为：连杆轴颈＝D1+0.8mm；主轴颈＝D2+0.8mm；大头轴颈＝D3+0.8mm；第1主轴颈＝D4+0.8mm；小头轴颈＝D5+0.8mm；
抛光蹄厚度B设计尺寸为：连杆轴颈档宽B1，主轴颈档宽B2，大头轴颈宽度B3，第1主轴颈宽度B4，小头轴颈宽度B5，设计时抛光蹄宽度尺寸分别为：连杆轴颈档宽B1-3mm，主轴颈档宽B2-3mm，大头轴颈宽度B3-1.5mm，第1主轴颈宽度B4-1.5mm，小头轴颈宽度B5按照原尺寸设计；
抛光蹄底面至抛光内径中心高度，设为H2固定值，H2为98mm±0.1mm；
抛光蹄内嵌45钢长度的设定：假设抛光蹄总长度为110mm，则内嵌45钢长度按照110mm-10mm＝100mm；内嵌45钢居中于抛光蹄底面，内嵌45钢厚度不低于10mm；
抛光蹄工作面内径为R，抛光蹄根据曲轴轴颈的排布分为两种结构，一种结构为抛光蹄工作面内径外侧倒圆角，另一种结构为抛光蹄工作面内径单边倒R角；抛光蹄上的圆角与连杆轴颈圆角、主轴颈圆角尺寸相同；
所述抛光装置设有基座，所述基座上设有包覆面和定位面，所述定位面用于所述抛光装置的固定，所述包覆面上设有包覆层，所述包覆层上设有工作面，所述工作面为圆弧状，所述包覆层设计硬度范围为邵氏硬度85A～95A，所述包覆层采用聚氨酯或耐磨耐热工程塑料材质，所述基座采用45#钢材质，所述定位面固定在抛光机的抛光臂上，所述基座上设有螺纹盲孔，所述螺纹盲孔内设有螺栓，所述基座与所述抛光臂之间通过螺栓连接。
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