本發(fā)明涉及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工領(lǐng)域，具體涉及一種磨削圓角滾壓曲軸砂輪寬度的計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

曲軸被視為發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，是發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源，它是一種高速旋轉(zhuǎn)零件，要求具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度，為提高曲軸的耐磨性和耐疲勞強(qiáng)度，軸頸表面和圓角需要經(jīng)過強(qiáng)化處理，并經(jīng)過精磨加工，以達(dá)到較高的表面硬度和表面粗糙度。目前乘用車曲軸材料一般有球墨鑄鐵和合金鋼兩種選擇，普遍采用圓角滾圓強(qiáng)化和軸頸表面淬火工藝，有利于降低能源消耗，綠色環(huán)保。曲軸一般由主軸頸，連桿軸頸、小頭和法蘭等幾部分組成。一般加工工藝為：精車軸頸外圓及沉割槽→軸頸中頻淬火→圓角滾壓→精磨全部主軸、連桿外圓及止推面。磨削時(shí)，除止推檔需要磨削側(cè)面外，其它主軸和連桿頸僅磨削軸徑，不磨削側(cè)面，可大幅提高生產(chǎn)效率。

在這種情況下，磨削主軸頸及連桿頸砂輪寬度的選擇尤為重要，砂輪寬度l選擇太寬，會磨傷沉割槽圓角；砂輪寬度l選擇太窄，又磨不完全部軸徑，在軸徑上留有凸臺。因此，對于如何精確的選擇磨削砂輪的寬度，顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明解決的問題是如何解決曲軸在加工過程中因磨削砂輪寬度選擇不當(dāng)而容易造成的磨傷沉割槽圓角或在軸徑上留有凸臺問題。

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種磨削圓角滾壓曲軸砂輪寬度的計(jì)算方法，包括如下步驟：

步驟1設(shè)定曲軸參數(shù)；設(shè)主軸或連桿頸的檔寬為h，沉割槽的半徑為r，沉割槽的深度為h，沉割槽的寬度為k，主軸或連桿軸徑寬度為m，沉割槽后角為β，沉割槽側(cè)面凹進(jìn)深度為δ，其中h、r、h、δ標(biāo)注有公差。

步驟2根據(jù)沉割槽的深度h，計(jì)算沉割槽的寬度k；

(1)當(dāng)h≥r-r.cosβ時(shí)，沉割槽的寬度k＝r+r.sinβ+cotβ[h-(r-r.cosβ)]–δ；

(2)當(dāng)h＜r-r.cosβ時(shí)，沉割槽的寬度

步驟3根據(jù)對應(yīng)沉割槽的深度hmin，計(jì)算對應(yīng)沉割槽的最小寬度kmin；

當(dāng)r、h取最小值、δ取最大值時(shí)，k值最小，即：

(1)當(dāng)hmin≥rmin-rmin.cosβ時(shí)，

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

(2)當(dāng)hmin＜rmin-rmin.cosβ時(shí)，

步驟4根據(jù)計(jì)算主軸或連桿軸徑寬度m，計(jì)算砂輪磨削后在軸徑上不留凸臺砂輪寬度最小值l；

m＝h-2k，mmax＝hmax-2kmin，為了使砂輪磨削后在軸徑上不留凸臺，則砂輪寬度l必須滿足l≥mmax＝hmax-2kmin；

步驟5計(jì)算磨到沉割槽圓角的砂輪寬度最大值l0；

當(dāng)h、δ、h取最小值、r取最大值時(shí)，這時(shí)砂輪剛好磨到沉割槽圓角的砂輪寬度l0是砂輪選擇寬度的最大值

步驟6確定砂輪寬度l數(shù)值范圍。

砂輪寬度l的取值范圍為：mmax≤l≤l0，優(yōu)選地，取l＝(l0+mmax)/2作為砂輪的寬度值，比較理想，若有時(shí)砂輪是修出小圓角的，這時(shí)的砂輪寬度l是指去除砂輪圓角后的有效寬度滿足上述要求。

采有本發(fā)明的技術(shù)方案能準(zhǔn)確計(jì)算出選用砂輪的最佳寬度，排除砂輪選擇的盲目性有效地解決曲軸在加工過程中因磨削砂輪寬度選擇不當(dāng)而容易造成的磨傷沉割槽圓角或在軸徑上留有凸臺問題。

附圖說明

圖1為曲軸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為砂輪寬度l選擇太寬，磨傷沉割槽圓角情況；

圖3砂輪寬度l選擇太窄，在軸徑上留有凸臺情況；

圖4為沉割槽的兩種型式；

圖5為b型沉割槽的計(jì)算模型圖；

圖6為b型沉割槽磨到沉割槽圓角的最大砂輪寬度l0示意圖；

圖7為砂輪有小圓角時(shí)砂輪寬度l示意圖；

圖8為實(shí)施例砂輪寬度計(jì)算模型圖。

圖9為實(shí)施例最佳砂輪寬度圖；

圖10為實(shí)施例砂輪有圓角時(shí)有效寬度圖；

圖11為本發(fā)明流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明，但不是對本發(fā)明的限定。

圖1示出了曲軸結(jié)構(gòu)示意，主軸頸1(i、ii、iv、v處)、曲軸小頭2、曲軸主軸頸(止推檔)3、曲軸法蘭4、曲軸連桿頸5(①、②、③、④處)。

圖2、圖3示出了曲軸在磨削過程中，因沙輪寬度選用不適當(dāng)而造成的常見問題。

圖4示出了沉割槽的兩種型式，一般情況下，型式b用于止推檔軸頸；型式a用于除止推檔外的其余主軸頸和連桿頸。

根據(jù)圖5(型式b)，得出：

當(dāng)h≥r-r.cosβ時(shí)，沉割槽的寬度k＝r+r.sinβ+cotβ[h-(r-r.cosβ)]–δ

h＜r-r.cosβ時(shí)，沉割槽的寬度

根據(jù)圖5，當(dāng)r、h取最小值、δ取最大值時(shí)，k值最小，即：

當(dāng)hmin≥rmin-rmin.cosβ時(shí)，kmin＝rmin+rmin.sinβ+cotβ[hmin-(rmin-rmin.cosβ)]–δmax公式①。

當(dāng)hmin＜rmin-rmin.cosβ時(shí)，

根據(jù)圖4，得出m＝h-2k，mmax＝hmax-2kmin，為了使砂輪磨削后在軸徑上不留凸臺，見圖3，則砂輪寬度l必須滿足l≥mmax＝hmax-2kmin。

根據(jù)圖6，當(dāng)h、δ、h取最小值、r取最大值時(shí)，這時(shí)砂輪剛好磨到沉割槽圓角的砂輪寬度l0是砂輪選擇寬度的最大值。

根據(jù)圖6得出：

為了防止砂輪磨到沉割槽圓角，則砂輪寬度l≤l0。

型式a可以看成是型式b的δ＝0的一種特殊情況,在用公式①②③計(jì)算時(shí)，取δmax或δmin等于零即可。

綜上所述，砂輪寬度l的取值范圍為：mmax≤l≤l0。

優(yōu)選地，取l＝(l0+mmax)/2作為砂輪的寬度值，比較理想，若有時(shí)砂輪是修出小圓角的，這時(shí)的砂輪寬度l是指去除砂輪圓角后的有效寬度滿足上述要求，見圖7。

如圖8是一種曲軸軸頸沉割槽標(biāo)注，可按下面步驟進(jìn)行計(jì)算后選擇砂輪的寬度

第一步：計(jì)算沉割槽的最小寬度kmin

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

第二步：計(jì)算軸徑最大寬度mmax

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

第三步：計(jì)算l0

根據(jù)上述公式③

第四步：計(jì)算砂輪寬度l

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

因此，磨削圖8的沉割槽軸徑的最佳砂輪寬度為23.97mm，見圖9。若砂輪兩側(cè)修出r0.5圓角，則23.97mm指砂輪的有效寬度，見圖10。

圖11示出了本發(fā)明的流程。

采有本發(fā)明的技術(shù)方案能準(zhǔn)確計(jì)算出選用砂輪的最佳寬度，排除砂輪選擇的盲目性有效地解決曲軸在加工過程中因磨削砂輪寬度選擇不當(dāng)而容易造成的磨傷沉割槽圓角或在軸徑上留有凸臺問題。

以上結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施方式作出了詳細(xì)說明，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下,對這些實(shí)施方式進(jìn)行各種變化、修改、替換和變型仍落入在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。