磨削圆角滚压曲轴砂轮宽度的计算方法与流程

本发明涉及汽车发动机曲轴加工领域，具体涉及一种磨削圆角滚压曲轴砂轮宽度的计算方法。

背景技术：

曲轴被视为发动机的心脏，是发动机的动力源，它是一种高速旋转零件，要求具有足够的耐磨性和强度，为提高曲轴的耐磨性和耐疲劳强度，轴颈表面和圆角需要经过强化处理，并经过精磨加工，以达到较高的表面硬度和表面粗糙度。目前乘用车曲轴材料一般有球墨铸铁和合金钢两种选择，普遍采用圆角滚圆强化和轴颈表面淬火工艺，有利于降低能源消耗，绿色环保。曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、小头和法兰等几部分组成。一般加工工艺为：精车轴颈外圆及沉割槽→轴颈中频淬火→圆角滚压→精磨全部主轴、连杆外圆及止推面。磨削时，除止推档需要磨削侧面外，其它主轴和连杆颈仅磨削轴径，不磨削侧面，可大幅提高生产效率。

在这种情况下，磨削主轴颈及连杆颈砂轮宽度的选择尤为重要，砂轮宽度l选择太宽，会磨伤沉割槽圆角；砂轮宽度l选择太窄，又磨不完全部轴径，在轴径上留有凸台。因此，对于如何精确的选择磨削砂轮的宽度，显得尤为重要。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明解决的问题是如何解决曲轴在加工过程中因磨削砂轮宽度选择不当而容易造成的磨伤沉割槽圆角或在轴径上留有凸台问题。

针对上述技术问题，本发明提供的技术方案是一种磨削圆角滚压曲轴砂轮宽度的计算方法，包括如下步骤：

步骤1设定曲轴参数；设主轴或连杆颈的档宽为h，沉割槽的半径为r，沉割槽的深度为h，沉割槽的宽度为k，主轴或连杆轴径宽度为m，沉割槽后角为β，沉割槽侧面凹进深度为δ，其中h、r、h、δ标注有公差。

步骤2根据沉割槽的深度h，计算沉割槽的宽度k；

(1)当h≥r-r.cosβ时，沉割槽的宽度k＝r+r.sinβ+cotβ[h-(r-r.cosβ)]–δ；

(2)当h＜r-r.cosβ时，沉割槽的宽度

步骤3根据对应沉割槽的深度hmin，计算对应沉割槽的最小宽度kmin；

当r、h取最小值、δ取最大值时，k值最小，即：

(1)当hmin≥rmin-rmin.cosβ时，

kmin＝rmin+rmin.sinβ+cotβ[hmin-(rmin-rmin.cosβ)]–δmax………………公式①

(2)当hmin＜rmin-rmin.cosβ时，

步骤4根据计算主轴或连杆轴径宽度m，计算砂轮磨削后在轴径上不留凸台砂轮宽度最小值l；

m＝h-2k，mmax＝hmax-2kmin，为了使砂轮磨削后在轴径上不留凸台，则砂轮宽度l必须满足l≥mmax＝hmax-2kmin；

步骤5计算磨到沉割槽圆角的砂轮宽度最大值l0；

当h、δ、h取最小值、r取最大值时，这时砂轮刚好磨到沉割槽圆角的砂轮宽度l0是砂轮选择宽度的最大值

步骤6确定砂轮宽度l数值范围。

砂轮宽度l的取值范围为：mmax≤l≤l0，优选地，取l＝(l0+mmax)/2作为砂轮的宽度值，比较理想，若有时砂轮是修出小圆角的，这时的砂轮宽度l是指去除砂轮圆角后的有效宽度满足上述要求。

采有本发明的技术方案能准确计算出选用砂轮的最佳宽度，排除砂轮选择的盲目性有效地解决曲轴在加工过程中因磨削砂轮宽度选择不当而容易造成的磨伤沉割槽圆角或在轴径上留有凸台问题。

附图说明

图1为曲轴结构示意图；

图2为砂轮宽度l选择太宽，磨伤沉割槽圆角情况；

图3砂轮宽度l选择太窄，在轴径上留有凸台情况；

图4为沉割槽的两种型式；

图5为b型沉割槽的计算模型图；

图6为b型沉割槽磨到沉割槽圆角的最大砂轮宽度l0示意图；

图7为砂轮有小圆角时砂轮宽度l示意图；

图8为实施例砂轮宽度计算模型图。

图9为实施例最佳砂轮宽度图；

图10为实施例砂轮有圆角时有效宽度图；

图11为本发明流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步说明，但不是对本发明的限定。

图1示出了曲轴结构示意，主轴颈1(i、ii、iv、v处)、曲轴小头2、曲轴主轴颈(止推档)3、曲轴法兰4、曲轴连杆颈5(①、②、③、④处)。

图2、图3示出了曲轴在磨削过程中，因沙轮宽度选用不适当而造成的常见问题。

图4示出了沉割槽的两种型式，一般情况下，型式b用于止推档轴颈；型式a用于除止推档外的其余主轴颈和连杆颈。

根据图5(型式b)，得出：

当h≥r-r.cosβ时，沉割槽的宽度k＝r+r.sinβ+cotβ[h-(r-r.cosβ)]–δ

h＜r-r.cosβ时，沉割槽的宽度

根据图5，当r、h取最小值、δ取最大值时，k值最小，即：

当hmin≥rmin-rmin.cosβ时，kmin＝rmin+rmin.sinβ+cotβ[hmin-(rmin-rmin.cosβ)]–δmax公式①。

当hmin＜rmin-rmin.cosβ时，

根据图4，得出m＝h-2k，mmax＝hmax-2kmin，为了使砂轮磨削后在轴径上不留凸台，见图3，则砂轮宽度l必须满足l≥mmax＝hmax-2kmin。

根据图6，当h、δ、h取最小值、r取最大值时，这时砂轮刚好磨到沉割槽圆角的砂轮宽度l0是砂轮选择宽度的最大值。

根据图6得出：

为了防止砂轮磨到沉割槽圆角，则砂轮宽度l≤l0。

型式a可以看成是型式b的δ＝0的一种特殊情况,在用公式①②③计算时，取δmax或δmin等于零即可。

综上所述，砂轮宽度l的取值范围为：mmax≤l≤l0。

优选地，取l＝(l0+mmax)/2作为砂轮的宽度值，比较理想，若有时砂轮是修出小圆角的，这时的砂轮宽度l是指去除砂轮圆角后的有效宽度满足上述要求，见图7。

如图8是一种曲轴轴颈沉割槽标注，可按下面步骤进行计算后选择砂轮的宽度

第一步：计算沉割槽的最小宽度kmin

hmin＝0.2mm，rmin-rmin.cosβ＝1.65-1.65×cos30＝0.22(mm)，由于0.2＜0.22，因此根据上述公式②

第二步：计算轴径最大宽度mmax

mmax＝hmax-2kmin＝27.05-2×2.137＝22.776(mm)

第三步：计算l0

根据上述公式③

第四步：计算砂轮宽度l

l＝(l0+mmax)/2＝(25.173+22.776)/2＝23.97(mm)

因此，磨削图8的沉割槽轴径的最佳砂轮宽度为23.97mm，见图9。若砂轮两侧修出r0.5圆角，则23.97mm指砂轮的有效宽度，见图10。

图11示出了本发明的流程。

采有本发明的技术方案能准确计算出选用砂轮的最佳宽度，排除砂轮选择的盲目性有效地解决曲轴在加工过程中因磨削砂轮宽度选择不当而容易造成的磨伤沉割槽圆角或在轴径上留有凸台问题。

以上结合附图和实施例对本发明的实施方式作出了详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下,对这些实施方式进行各种变化、修改、替换和变型仍落入在本发明的保护范围内。