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（ 广西玉柴机器股份有限公司，广西 玉林 537000；广西大学，广西 南宁 530004 ）
[摘 要] 影响曲轴不平衡量的原因有很多，铸造时曲轴毛坯加工余量的均匀情况，加工时去除毛坯的情况等。基于上述情况，我们通过优化铸造模具设计，控制曲轴两端面工序，控制打中心孔工序和动平衡去重加工工序来控制曲轴不平衡量。
[关键词] 曲轴 初始不平衡量 质量中心孔
1、引言
曲轴是发动机的关键零部件之一，曲轴不平衡量的大小直接影响发动机的平稳运转。如何控制曲轴不平衡量，改善曲轴运转的平稳性？首先我们从如何控制曲轴的初始不平衡量出发，即通过优化铸造模具设计，控制曲轴两端面工序，控制打中心孔工序，最后在曲轴最终机械加工后进行去重动平衡加工。其中曲轴中心孔对曲轴初始不平衡量有显著的影响，且曲轴初始不平衡量的大小和方向对曲轴最终动平衡工序也有着显著的影响曲轴不平衡量，从而直接影响曲轴不平衡量控制。所以我们着重研究曲轴中心孔对曲轴初始不平衡量的影响。
2、 如何控制曲轴的初始不平衡量
2.1 优化铸造模具设计
优化铸造模具设计，使曲轴毛坯加工余量尽量均匀，同时使曲轴毛坯的质量中心与曲轴毛坯几何中心接近，从而达到减少曲轴铸造毛坯相对曲轴毛坯几何中心的初始不平衡量。
2.2 控制铣两端面工序轴向尺寸
铣两端面工序加工的大端面是后工序的定位面，其对后工序轴向加工余量是否均匀有极大的影响。一般通过统计后工序的轴向加工余量均匀情况来调整该工序的刀盘或轴向定位块，控制铣两端面工序轴向尺寸，从而达到控制后工序轴向加工余量均匀分布。
2.3 控制打曲轴中心孔工序，减少曲轴中心孔对曲轴的初始不平衡量的影响。
2.3.1 曲轴的中心孔是曲轴加工过程的径向定位基准，同时也是曲轴的回转中心基准，如何使曲轴钻的中心孔保证在曲轴回转中心上，以保证在最终动平衡时，半成品的初始不平衡量最小，经过最终动平衡后，从而控制曲轴不平衡量。常见的曲轴的中心孔的加工方法：打几何中心孔和打质量中心孔。其中以轴颈的外圆表面定心来加工出的中心孔称为几何中心孔。以曲轴毛坯的旋转质量轴线加工的中心孔称为质量中心孔。
2.3.2 几何中心孔对曲轴初始不平衡量的影响
打几何中心孔是用两端外圆的毛坯面定位，表面形状误差较大。
打出的几何中心离散性也较大。又受到曲轴毛坯制造精度及曲轴复杂
的外形影响，以两端外圆定心加工的几何中心孔与曲轴此时的质量回
转中心相差太大，造成曲轴初始不平衡量分布不均匀，分布范围大，
对最终动平衡产生极大影响，不但影响本工序的工序时间，不能满足
生产节拍，而且去重量的过度，直接影响曲轴的整体质量。如果去重
超过规定的去重区，还会导致曲轴报废。去重量过度，会影响发动机
工作时的平衡稳定性，产生振动。
2.3.4质量中心孔对曲轴初始不平衡量的影响
打质量中心孔前需进行质量定心。质量定心是一个平衡过程，其
原理是通过寻找出曲轴的质量中心线后，在曲轴两端加工出中心孔，
使其两端加工出中心孔的共同轴线与曲轴此时的质量中心线重合。〔1〕
打质量中心孔的曲轴，其加工余量分布趋于均匀。同时我们可以通过
统计下工序加工余量均匀情况来对质量定心机进行相应的调整。
2.3.5几何中心孔与质量中心孔对曲轴初始不平衡量影响的对比试验
打几何中心孔的六缸曲轴经过全部机械加工后在动平衡机上测得初始不平衡量与角度的统计数据：
序号 不平衡量
（g.cm/deg） 序号 不平衡量
（g.cm/deg） 序号 不平衡量
（g.cm/deg）
小头端 大头端 小头端 大头端 小头端 大头端
1 1580/288 890/245 16 1045/159 875/180 31 1809/321 1548/305
2 1900/127 1080/132 17 1789/176 1526/256 32 1573/169 1357/173
3 2100/105 1130/310 18 1249/182 1180/194 33 1311/205 1039/231
4 1462/271 1032/118 19 1050/210 935/245 34 1286/216 990/229
5 2132/225 1896/98 20 1128/206 918/193 35 1262/201 1139/186
6 1175/238 961/135 21 1219/199 1083/170 36 1255/260 965/243
7 2438/197 1523/223 22 1653/230 1298/208 37 1699/194 1438/167
8 1567/253 1076/218 23 1524/138 1358/125 38 1156/279 1095/291
9 1357/276 1283/219 24 1269/237 1021/206 39 1353/211 1268/199
10 1532/270 1265/221 25 1304/226 1069/203 40 1196/266 1003/251
11 1432/185 1056/147 26 1283/195 1102/189 41 1989/158 1632/163
12 1229/163 1320/210 27 1335/219 1309/208 42 1176/225 798/195
13 1905/213 1499/191 28 1420/231 1298/211 43 1311/224 1030/207
14 1570/205 1306/192 29 1095/216 991/234 44 1017/236 913/201
15 1085/245 967/206 30 1087/258 898/261 45 1206/311 1065/308
打质量中心孔的六缸曲轴经过全部机械加工后在动平衡机上测得初始不平衡量与角度的统计数据：
序号 不平衡量
（g.cm/deg） 序号 不平衡量
（g.cm/deg） 序号 不平衡量
（g.cm/deg）
小头端 大头端 小头端 大头端 小头端 大头端
1 573/166 562/129 16 360/154 343/124 31 512/165 444/145
2 580/189 395/158 17 358/168 102/170 32 434/156 463/152
3 576/205 390/189 18 421/182 456/165 33 412/161 292/143
4 553/212 668/196 19 591/168 665/137 34 595/163 660/165
5 656/191 567/184 20 511/173 356/129 35 396/168 443/148
6 454/188 477/165 21 545/162 477/144 36 543/179 436/163
7 658/199 416/217 22 472/173 571/176 37 675/172 482/133
8 247/195 196/194 23 596/186 607/168 38 518/166 422/153
9 344/188 261/132 24 408/158 389/186 39 408/199 367/180
10 486/174 312/125 25 435/178 368/163 40 522/155 339/127
11 433/180 243/145 26 446/167 381/152 41 374/149 452/116
12 665/178 275/155 27 652/144 631/122 42 408/189 387/175
13 717/161 513/135 28 395/159 266/152 43 804/171 522/176
14 556/167 324/121 29 555/172 606/162 44 683/192 406/152
15 646/155 475/116 30 426/156 388/150 45 658/178 456/182
通过对比试验数据，我们发现：经过质量定心后打质量中心孔的曲轴，
其初始不平衡量比打几何中心孔曲轴的初始不平衡量要小，其次，打
质量中心孔曲轴的始不平衡量分布比打几何中心孔曲轴的初始不平
衡量分布更集中，且在一定的角度范围内。根据上述得出打曲轴的质
量中心孔能更好控制曲轴的初始不平衡量。
2.3.6 质量中心孔的控制
质量中心孔的控制是通过质量定心机的调整来实现。质量定心机
的调整分为质量定心机平衡框架平衡调整和质量定心机的偏置调整。
质量定心机平衡框架平衡调整有两种方法：第一种是通过调整调
节砝码机械调整，用于调整大的不平衡量;第二种是通过电气补偿的
方法来调整，用于调整小的不平衡量。
质量定心机的偏置调整是与动平衡机联机进行。首先通过动平衡
机的测量结果计算出不平衡量分布中心偏心值，根据偏心值对质量定心机进行补偿。整个过程分两步：（1）计算偏心值e：e＝U/M/2,其中U－指不平衡量值，
M－指曲轴质量
（2）将动平衡机的偏心值换算为质量定心机坐标值。假如X1－Y1为动平衡机的坐标系，X2－Y2为质量定心机的坐标系，则X2＝e´cosa，Y2＝e´sina，其中a指动平衡机的平均角度＋45°（X1－Y1坐标系与X2－Y2坐标系的夹角）
2.4 最终动平衡去重
在曲轴最终机械加工后进行去重动平衡加工，其采用的设备有国
产的动平衡机和进口动平衡机，动平衡机上去重是通过在曲轴平衡块
上钻孔，如果不平衡量过大或者角度超出可钻的范围，只能通过在普
通铣床上在超重相应的方向去掉一块相应重量的平衡块，然后再上动
平衡机上称重确定去重的重量和角度，最后通过在摇臂钻上在超重平
衡块上的相应角度上钻孔去掉相应的重量。根据动平衡机称出来的不
平衡量和角度方向，可以对质量定心机进行相应的调整，以尽量减少
初始不平衡量。
3、结论
通过上述的分析可以得出要…… 全科论文中心http://www.issncn.net
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