发动机凸轮轴键槽形位误差的快速测量

　　发动机凸轮轴正时齿轮是保证发动机气门正时开启的关键部件,正时齿轮键槽(图1)对称度及周向位置超差将使发动机各缸气门不能按时开启,严重影响发动机的功率输出;而凸轮轴分电器键槽(图2)的平行度、偏心距超差将影响发动机的准时点火和正常启动。通常情况下这两个键槽是在凸轮轴机加工的第一道工序中完成,由线下检具对其加工质量进行检测。由于这两个键槽的加工面比较窄,因此极易造成测头的损坏(通常检具的利用率不到50%),而在计量室利用其它方法进行补充测量又明显影响加工和检测效率。我们通过近几年的检测实践,逐渐总结、完善了一套针对该键槽形位公差的利用平板进行快速测量的方法。本文介绍这种方法,希望能为同行进行类似键槽形位公差的快速检测提供借鉴。

　　1 正时齿轮键槽对称度的检测

　　(1)键槽对称度误差:键槽对称度误差包括截面对称度误差和长向对称度误差两方面。

　　①截面对称度误差:如图3所示,当键槽中心平面与轴线发生偏移(设偏心距为e)时,键槽对称度误差为任一截面的对称度误差f。该误差值f与键槽外圆直径d、键槽深度h及键槽中心平面与轴线的偏心距e有关。

　　在凸轮轴正时齿轮键槽截面示意图(图4)中,|B-A|=2e,DE直线代表被测实际中心平面,O点为基准轴线,h为键槽的深度,从O点向DE延长线作垂线交于C点,则OC=e。连接O点与DE的中点F,由于OF代表的平面至被测中心平面的最大距离为最小,满足理想要素的确定原则,因此该平面即为过基准轴线的理想平面。DS1、ES2为定位最小包容区域,宽度f即为符合最小条件的误差值。按最小条件推导键槽截面对称度误差f的计算公式:

　　过D点作OF的垂线交于G点,则

　　由ΔOCF和ΔDGF对应角相等,得

　　故

　　实际上,由于DG非常小,可忽略不计,所以有

　　整理后得

　　式(2)即为符合最小条件的面对轴线的键槽对称度误差的计算公式。

　　上式所表达的仅为键槽某一横截面的对称度误差。在实际操作时,应测出若干横截面的对称度误差,取其中最大值作为给出截面对称度误差值。

　　②长向对称度误差:键槽中心平面与轴线倾斜;即还应沿键槽长度方向测量对称度误差值,取长度方向两点最大读数差,即:f长=a高-a低比较键槽截面对称度误差和长向对称度误差,取误差值大者为键槽对称度误差。

　　(2)正时齿轮键槽对称度误差的检测步骤

　　①截面对称度误差的检测

　　将4104mm厚的量块嵌入正时齿轮键槽内,由量块模拟正时齿轮键槽中心平面,将凸轮轴放置在一对可调V型块上,V型块放置在平板上,键槽中心面与平板平行,这样以平板作为测量基准;用数显高度尺测量凸轮轴两端中心孔的中心高度并调整V型块高度,使凸轮轴中心线平行于平板,即用平板模拟凸轮轴中心线即基准轴线;用千分表测量,使量块的上平面在某一截面内与平板平面平行。