发动机凸轮轴形位公差的检测及评定方法

    1 引言

    凸轮轴是发动机五大核心部件之一,它的功能是按一定运动规律控制气门组定时开闭,以保证发动机正确的配气相位,使新鲜混合气及时进入气缸,燃烧后的废气及时排出气缸。凸轮轮廓尺寸和形状误差是影响气门开闭间隙大小和配气效率的主要因素,另外其下降段的轮廓误差也是产生发动机噪声的原因之一。因此高精度、高效率的检测凸轮轴形位公差是非常必要的。随着汽车工业的高速发展和制造工艺的提高,凸轮轴的加工已广泛采用自动线生产,而其精度的检测则必须配套高效率的凸轮轴综合测量仪,并配以快速的数据处理及绘图打印功能,传统的光学机械量仪及样板测量效率极低且需要人工数据处理,已不能适应生产需要。为了提高我国汽车工业凸轮轴的整体检测水平,本人根据自己十年来检测凸轮轴的一些体会结合国际上几家著名凸轮轴测量机的检测原理来谈一谈凸轮轴形位公差的测量。

    2 发动机凸轮轴测量项目分析

    图1为富康轿车凸轮轴产品图,它需要检测的主要项目如下。

    (1)凸轮360度圆周轮廓型线

    以0.5度或1度为间隔输出凸轮轮廓型线升程表。其测量值为凸轮在各个方向的径向测量值与基圆的差。其检测示意图如图2、图3所示。

    (2)凸轮轮廓误差

    分为4个扇区来评定。

    ①凸轮上升段轮廓误差,即Ñ区(开侧);

    ②凸轮桃尖轮廓误差,即Ò区;

    ③凸轮下降段轮廓误差,即Ñ区(闭侧)。其测量值为凸轮360度圆周轮廓型线实测值与输入的理论值之差,分4个区域评定,均输出最大差值。其检测示意图如图4所示;

    ④凸轮基圆段轮廓即基圆跳动;

    ⑤凸轮轮廓升程最大变化量。其测量值为凸轮360度圆周轮廓内最大升程误差与最小升程误差之差;

    ⑥凸轮轮廓上相邻2度之间的升程变化量。其测量值为轮廓上相邻2度升程误差之差,输出最大值。

    (3)凸轮相位角度

    ①基准凸轮相对于相位基准(键槽)的角度;

    ②各凸轮相对于基准凸轮的相位角度。其测量值为基准凸轮桃尖最高点与键槽专用插件最高点之间的夹角及各凸轮桃尖最高点与基准凸轮桃尖最高点之间的夹角。其检测示意图如图5所示。

    (4)最大凸轮升程或凸轮高度

    最大凸轮升程的测量值为最大径向尺寸与基圆半径之差。凸轮高度的测量值为最大径向尺寸与基圆半径之和。其检测示意图如图6所示。