曲轴弯曲变形测量机的设计与应用

　　曲轴是发动机的关键零件之一，在加工过程中，会产生不同程度的弯曲变形，测量和减少曲轴弯曲变形是曲轴加工质量控制的重要内容。实际生产中一般通过测量各主轴颈径向跳动来量化弯曲轴弯曲变形程度，径向跳动仅能反映曲轴各主轴颈的形状和位置是否符合允许公差，并不能描述曲轴各主轴颈弯曲变形的实际大小和方向。因此用径向跳动量替代弯曲变形量在某些场合是不可行的。特别是球墨铸铁曲轴滚压强化后，弯曲变形呈现为复杂的空间曲线状态，校直时必须清楚弯曲变形的大小和方向[1]。

　　目前曲轴径向跳动检测基本是手工检具或计量仪器抽检，前者方便但精度较差，后者精度高而效率低。随着球墨铸铁曲轴滚压强化与校直工艺的出现，迫切需要一种检测设备，正确高效地进行曲轴弯曲变形的测量，这对于快捷真实测量曲轴弯曲变形数据和规律，控制曲轴加工质量具有重要意义[2]。

　　1 技术要求与基本原理

　　曲轴弯曲变形测量机是用于曲轴加工生产线的工序检测设备，要求自动测量曲轴各主轴颈的径向跳动，并显示变形量的大小和方向; 此外具备一定的柔性[3]。

　　1.1 技术指标

　　(1) 测量对象: 四缸机曲轴和六缸机曲轴，主轴颈范围为: φ40mm —φ100mm

　　(2) 量程:0.8mm

　　(3) 测点:

　　四缸机:第2，3，4主轴颈，皮带轮轴颈和油封轴颈

　　六缸机:第2，3，4，5，6主轴颈，皮带轮轴颈和油封轴颈

　　(4) 分辨率: 径向跳动0.001mm，相位: 1°

　　(5) 精度:径向跳动0.003mm，相位5°

　　(6) 效率:大于35秒/件

　　1.2 基本原理

　　在实际生产中，由于没有合适的测量方法和测量手段，一般采用替代测量法，即通过测量各主轴颈的径向跳动来描述曲轴弯曲变形状态。如前所述，径向跳动不能精确反映曲轴的弯曲方向和变形程度，并且难以为后续的校直工序提供参数。曲轴弯曲变形的主要因素有两点: 一是主轴的轴线偏离基准轴线的位置误差，二是圆度误差。在传统的弯曲变形测量中，将圆度误差也包含在了径向跳动中，而圆度误差对测量结果准确性有严重影响，这是很不科学的。

　　为此，该测量机采用最小二乘法的原理来消除圆度误差的影响。为了真实描述曲轴的弯曲变形状态和精确测量其变形量，引入变形矢量的概念。变形矢量的矢径表示主轴颈之轴心偏离基准轴线的距离，相位表示轴心同基准轴线之连线与曲轴上某一参考面(线)的夹角。用最小二乘法求出被测主轴轮廓中心，然后根据公式计算出变形矢量的矢径和相位值[4]。