曲轴机加工过程中动平衡常见问题案例解析

李慧玲

摘 要：在采用曲轴初始质量定心，加工中心加工质量中心孔，曲轴加工完成后进行最终动平衡工艺的生产线，存在质量定心设备与加工中心对接，加工中心质量中心孔加工准确性，毛坯不平衡量稳定性，毛坯质量中心、几何中心、成品质量中心一致性，上述因素都会影响曲轴动平衡，造成工、料废。在实际生产中，需要解决因动平衡造成的损失。本文将列举我们在生产过程中的两个动平衡的典型案例，来探究动平衡问题在生产线上如何成功应用。

关键词：曲轴制造;质量中心;动平衡

1 引言

东风雷诺HR13曲轴线，生产1.3T发动机曲轴，加工工艺如下图1：HR13曲轴加工工艺过程。采用了毛坯上线测量初始不平衡量，动平衡设备根据不平衡量计算两端中心孔坐标，并将两端中心孔坐标传输给钻孔加工中心，加工中心根据传输坐标进行两端孔加工。在余量加工完毕后，对成品进行最终动平衡。从毛坯上线到成品最终动平衡，大量工件在生产线上，如果不先解决动平衡问题，将会造成大量因动平衡产生的工、料废。

目前我们在生产线调试和试切中遇到的主要动平衡问题，我们以典型案例的形式来阐述。

2 现场因设备数据传输问题导致的动平衡问题案例

为保证两工序数据传输正确，加工中心钻孔准确性，可以采用线外动平衡机进行检测，但是对于几何中心和质量中心一致性高的毛坯，存在坐标数据有误的情况也无法发现。

在HR1曲轴线调试时，采用1A模号的毛坯，1A毛坯不平衡量稳定，不平衡量小，OP10A计算得到的质量中心坐标数值小（见表1：OP10A 1A毛坯测量数据），也可以理解为毛坯几何中心与质量中心一致性高。OP10B打孔后，在线外动平衡上测量OK，加工至OP260最终动平衡也合格，坐标错误问题点未被发现。

因毛坯改模，切换为1D模号的毛坯，1D毛坯在线上加工，打孔后发现动平衡超差，OP10A动平衡测量无异常（见表2：OP10A 1D毛坯测量数据），为了确认OP10B打孔正确性，在三坐标上编制特殊程序进行几何中心与质量中心位置的检测。

根据OP10A输出数据：法兰端X=0.266、Y=0.43，齿轮端X=-0.288，Y=0.351（图2：质量中心孔理论计算位置），OP10B加工完成后，在三坐标进行测量（图4：三坐标测量报告），来判断出质量中心孔在曲轴上实际坐标位置（图3：质量中心孔实际位置）。

从三坐标测量结果分析，发现法兰端OP10B打孔坐标错误，修正OP10B坐标调用程序，重新试切验证。

OP10A輸出数据：法兰端X=0.146、Y=0.572，齿轮端X=-0.298，Y=0.239（图5：质量中心孔理论计算位置），OP10B加工完成后，在三坐标进行测量（图7：三坐标测量报告），来判断出质量中心孔在曲轴上实际坐标位置（图6：质量中心孔实际位置）。

OP10B坐标调用程序更改成功，线外质动平衡测量合格。

由于OP10B坐标调用程序很复杂，有大量的数学运算，所以如果出现打孔位置错误，只能通过别的方式来反推OP10B打孔位置是否正确，运用三坐标来验证打孔位置的方式，值得推荐，可以作为在OP10A与OP10B调试初期解决数据传输的必要步骤。

3 毛坯余量分配导致的最终动平衡不合格案例

上述动平衡案例是生产线设备引起的，但很多动平衡问题是因毛坯余量分配问题导致的。对于曲轴，其实有三个中心：毛坯质量中心、几何中心、成品质量中心，三个中心一致性好的毛坯，才能保证曲轴动平衡稳定，上述案例中1A毛坯就是三个中心一致性比较好的代表，但是1D毛坯尽管我们的毛坯质量中心加工对了，动平衡也合格，随着加工过程中余量去除，在最终动平衡上，1D毛坯成品动平衡不合格。此类问题我们称之为因毛坯余量分配导致的最终动平衡不合格案例，案例如下：

1D毛坯5件采用质量中心加工至OP260，测量发现曲轴动平衡不合格（表3：1D毛坯OP260测量数据）。但是在OP10A毛坯动平衡测量后，生成质量中心坐标，OP10B根据坐标进行中心孔加工，动平衡测量合格，随着加工余量被去除，成品质量中心与毛坯质量中心差异出现，导致最终成品动平衡不合格。

根据表2：1D毛坯 OP10A测量数据和表3：1D毛坯OP260测量数据（注意：因工序设计原因，OP260与OP10A定义角度相差360度），OP260测量曲轴不平衡量分布角度与OP10A基本一致。运用OP260的数据计算出成品质量中心（图8：OP260质量中心统计图），补偿至OP10A（图9：OP10A质量中心补偿图）。补偿后，OP10A计算补偿值后，生成新的质量中心坐标值（表4：1D毛坯OP10A补偿后测量数据）。按照新的坐标值加工工件至OP260，最终动平衡合格（表5：1D毛坯 OP260最终动平衡合格数据）。

对于不同模号的毛坯，在采用质量中心钻中心孔的生产线上，最低风险是先小批量动平衡验证。当然，从OP10A测量数据上也可以分析出此模号毛坯的毛坯质量中心、几何中心和成品质量中心三者重合度是否高。例如1A毛坯锻造工艺过程控制的好，从上述表1：1A毛坯 OP10A测量数据，初始不平衡量小，质量中心与几何中心位置差异小，曲轴的动平衡好。而1D毛坯初始不平衡量大，从试切结果看，三个中心重合度低，这样的毛坯在批量生产前，必须小批量加工，将最终动平衡数据分析后补偿至初始动平衡测量机上。

4 结论

对于曲轴，动平衡问题是曲轴加工过程中经常出现的问题。上述两个案例仅仅是生产线调试初期，毛坯试做初期遇到的问题，在批量加工中，还会有新的问题出现，需要我们长期关注曲轴动平衡问题，不断探究，解决问题。