发动机曲轴加工过程中跳动控制方法
曲轴止推面主轴跳动调整指引

1)a 、b 、c 、d 四点的位置如右图所示:
2)a 、b 、c 、d 四点打表跳动数值关系:①要求b 点为最高点,且b 点>a 、c 、d 三点0.01~0.08mm (具体数值根据加工出工件abc 三点跳动作调整);
②a 、c 两点跳动差值≤0.05mm
3)打表确认a 、b 、c 、d 点的跳动值;
4)将a 、b 、c 、d 四点跳动值按照步骤2进行调整;
5)再次打表确认a 、b 、c 、d 四点跳动值是否符合步骤2要求,如符合则加工工件进行品质确认OK 后则开机生产。
a 点
b 点
c 点
d 点
如上图所示:
1)b 点与a 、c 、d 三点的差值分别为0.06mm 、0.08mm 、0.03mm ,在0.01~0.08mm 的范围内;
2)a 、c 两点跳动差值为0.02mm ,在≤0.05mm 的范围内;
3)以上两点确认OK 后,开机加工,品质确认OK 后方可生产。
2、止推面主轴调整OK后打表实例:
1、止推面主轴跳动调整步骤:
曲轴止推面主轴跳动调整指引
表针指向0mm 表针指向0.06mm 表针指向-0.02mm 表针指向0.03mm。
影响曲轴不平衡的因素及控制方法

EquipmentManufacturjngTechnologyNo.1,2006引言影响曲轴不单衡硇因素及控制方法黄世伟(广西玉柴机器股份有限公司,广西玉林537000)摘要:通过优化铸造模具设计,控制曲轴两端面工序,控制打中G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m孔中国分类号:TK4文献标识码:B文章编号:1672—545X(2006)Ol—0056一03曲轴是发动机的关键零部件之一,曲轴不平衡量的大小对发动机的平稳性有着直接的影响。
如何控制曲轴的初始不平衡量,以保证其运转的平稳性,通常的控制方法有如下几个步骤:~是对铸造模具优化设计的控制,二是对两端面铣削工序的控制。
三是对中心孔钻孔工序的控制,四是对最终机械加工后去重动平衡工序的控制。
其中,中心孔钻孔工序的控制对曲轴初始不平衡量的大小和方向有着显著的影响,本文以此作为着重研究的控制方法加以论述。
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。
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,如何保证曲轴的中心孔钻在曲轴回转中心上,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,从而控制曲轴的不平衡量。
常见的加工方法是:打几何中心孔和打质量中心孔。
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。
发动机曲轴动平衡质量分析及解决

发动机曲轴动平衡质量分析及解决作者:刘军赵靖来源:《时代汽车》2021年第18期摘要:内燃式发动机三大件中的曲轴是由活塞带动做圆周运动的高速回转件,旋转过程承受各种复杂多变的交变载荷;曲轴在加工过程中,对其轴颈直径、圆度、平行度、直线度、轴径跳动、轴径锥度、轴向距离、粗糙度、相位角、动平衡量、清洁度等都会标注各自的技术要求,而曲轴在高速旋轉运动过程中自身产生的不平衡振动与其转速的平方成正比。
高速转动过程中产生的高频率振动会导致轴瓦承受力负载增加及轴瓦上油膜不均匀消耗,曲轴断裂等风险。
曲轴平衡精度的高低对发动机的振动、平稳运行及发动机寿命都很重要。
如何去除曲轴动平衡量,这些都是我们需要分析和解决的问题。
关键词:曲轴动平衡量自动去重数据分析及改进Analysis and Solution of Engine Crankshaft Dynamic Balance QualityLiu Jun Zhao JingAbstract:The crankshaft of the three major parts of an internal combustion engine is a high-speed rotating part driven by a piston to make a circular motion. The rotation process bears various complex and changeable alternating loads; the crankshaft is in the process of machining its journaldiameter and roundness. Parallelism, straightness, shaft diameter runout, shaft diameter taper,axial distance, roughness, phase angle, dynamic balance, cleanliness, etc. will be marked with their respective technical requirements, and the crankshaft itself generates unbalanced vibration during high-speed rotation, which is proportional to the square of its speed. The high-frequency vibration generated during high-speed rotation will lead to increased bearing load and uneven consumption of the oil film on the bearing bush, as well as the risk of crankshaft fracture. The accuracy of crankshaft balance is very important to engine vibration, smooth operation, and engine life. How to remove the dynamic balance of the crankshaft is the problem we need to analyze and solve.Key words:crankshaft, dynamic balance, automatic weight removal, data analysis and improvement1 引言在内燃机汽车发动机的构成部件中,曲轴是最重要的核心零部件之一。
曲轴径向圆跳动误差的工艺试验

之间的关系。在工艺链中,前一工 序的输出误差就是后一工序的输入
误差 ,而 整个 工艺链正是通过每个 工序将输 入误 差变为输 出误差 ,一 步步 逐渐减小误差值 ,最后 使其达 到所要求的误差范 围。
曲轴径向圆跳动误差的试验与分析
由于曲轴较长 ,自身重 量较大 , 再加上 曲轴 的 “ 曲折性 ” 因此 刚性较差 。 , 在
度的影响。虽然在某些特殊情况下
可以建立 一些关系式 ,但这 些关系 式 都是在 理想 化 的条件下 导 出的 ,
加工过程中容易产生挠性弯曲, 导致加工时径向圆跳动超差。另外,曲轴在 氮化期间,由于炉温较高 (7  ̄ 50 C±5 , " 而且保温时间较长 (h C) 6 左右) 也 , 易产生弯曲变形,也会导致曲轴径向圆跳动超差。
因此多数情况难以通过试验加以验 证。考虑到在实际加工过程 中影响
加 工质量的 因素众 多 ,且有许 多因 素是不可知或不 可控的 ,这时我们 不妨将工艺 系统 作为一个整体来 看 待 ,并从 整体 上研究系统对加工 质
量的影响。此时可以把零件加工前
后 的误差 视为 系统 的输入 和输 出 ,
维普资讯
曩 _ 篡 lj _ 叠, 囊 l 。
■ 山东海得曲轴有限责任公司 / 李海 国 张小菊
。 。
曲轴径向圆跳动误差的工艺试验
在机械加工中,由于工艺系统 的复杂性 , 往往很难从工艺系统本
身的物理性 质来确定系统对加工精
曲轴是发动机中重要零件之一 ,其服役环境条件较差。根据实际要求, 除对尺寸等公差提出较高精度要求外, 还对主轴颈的径向圆跳动误差提出了 很高的要求, 如下图所示, 跳动公差为O 3 m, .m 然而从生产实践中我们发现 , 0
曲轴滚振大解决方案

曲轴滚振大解决方案曲轴是一种扭转弹性系统,本身具有一定的自振频率。
在发动机工作过程中,经连杆传给曲柄销的作用力的大小和方向都是周期性地变化的,这种周期性变化的激力作用在曲轴上,引起曲拐回转的瞬时角速度也呈周期性变化。
由于固装在曲轴上的飞轮转动惯量大,其瞬时角速度基本上可看作是均匀的。
这样,曲拐便会忽而比飞轮转得快,忽而又比飞轮转得慢,形成相对于飞轮的扭转摆动,也就是曲轴的扭转振动,当激振力频率与曲轴自振频率成整数倍时,曲轴扭转振动便因共振而加剧。
这将使发动机功率受到损失,正时齿轮或链条磨损增加,严重时甚至将曲轴扭断。
曲轴作为内燃机中主要的运动部件之一,它的强度和可靠性在很大程度上决定着内燃机的可靠性。
因此,扭转振动是内燃机设计过程中必须考虑的重要因素。
为了消减曲轴的扭转振动,有的发动机在曲轴前端装有减振装置,称为曲轴减震器,使曲轴扭转振动能量逐渐消耗于减振器内的摩擦,从而使振幅逐渐减小。
现在汽车发动机多在扭转振幅曲轴前端装置减震器。
另外曲轴加装平衡块是用来平衡曲轴在旋转时由连杆轴颈和曲柄等产生的离心力。
加了平衡块后,由于曲轴离心力减小,作用在轴承上的负荷比较均匀。
因此对缸体振动减小,缸体应力也较低,避免曲轴机械振动加剧,造成缸体应力过大,而导致缸体损坏。
同时也可减小发动机的横向振动(特别是高转速时)。
如果发动机经常处在超转速下工作,若无相应的平衡措施,缸体就可能会因曲轴旋转离心力的作用出现早期开裂。
另外,曲轴加平衡块后,还应安装扭转减振器来减少曲轴的扭转振动,降低曲轴扭拉应力。
曲轴加装扭转减振器的发动机在全转速范围内,不会产生扭转共振。
曲轴加装扭转减振器:主要是消减曲轴扭转振动,提高曲轴的疲劳寿命,减少应力水平,传递扭矩,衰减扭矩波动,减少整车的振动、噪音。
18V32/40曲轴主轴颈磨削跳动控制

所示 ,
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连十 l : 艇 I ~尺为R2 9 mm和1 R g mI " 1 1
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支 架
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套氛加i 艇
解 决 方 案
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汽车发动机曲轴扭转振动分析及控制

汽车发动机曲轴扭转振动分析及控制社会经济在进行着快速的发展中,人们对于汽车的使用量也在逐渐的增加,我国对于汽车建设中是要求也越加严苛。
在汽车公司进行汽车设计的过程中,对于发动机及行驶中的稳定程度越加重视。
汽车发动机曲轴扭转振动是汽车公司在对于发动机研究中的热点课题。
本为对于发动机的曲轴扭转技术进行较为全面的分析。
标签:曲轴系;扭转振动;优化设计0 前言增加对于汽车发动机的振动分析与控制,在一定程度上面可以将汽车的内部结构进行优化,增加发动机的使用时间与汽车行驶过程中的稳定性能。
曲轴扭转是发动机在工作过程中的主要部件,性能的好坏将直接对于汽车的整体性能进行影响。
本文主要对于汽车中的曲轴扭转振动进行分析研究,这项研究是十分具有实际意义的。
1 汽车发动机曲轴扭转振动系统理论分析1.1 ADAMS多刚体动力学理论ADAMS动力学理论主要使用坐标方程式进行汽车在行驶中的发动机系统的分析。
在ADAMS动力学理论中,将动力系统内的关性参考系中的坐标与方位坐标进行标注,并使用相对应的数学方程式进行多余坐标的约束,进而将已经标注的坐标进行变量。
在对于动力学的分析过程中,使用数学方程式可以将计算的效率进行大幅度提升。
1.2 ADAMS多柔体动力学理论在进行汽车生产建设中,在机械系统中已经广泛使用柔性材料,是生产设备运行中速度较快,但是运行的精度也在不断的提升,设备内的动力学性能变得更加繁琐。
刚性研究体系已经不能满足对于动力学的研究,因此柔体动力学理论就在这种情况下产生。
这种研究体系一般情况下是以刚性动力学体系作为参照依据,在对于柔体的研究中进常采用不同的处理形式。
在一定程度上面刚性与柔性的个、动力学体系进行共同使用,可以对系统中的动力学进行更加全面的认识[1]。
2 曲轴动力学研究模型2.1 三维几何模型三维几何模型可以将曲轴系统的中每个零件间的关系进行清晰的展示。
按照零件的规格与参数,利用相对应的三维软件就可以建立相对应的三维几何模型。
加工曲轴时防止变形的方法

加工曲轴时防止变形的方法
在加工曲轴时,为防止变形,可以采取以下方法:
1. 适当的预热:在加工之前,将曲轴进行预热,使其达到适当的温度。
预热可以消除曲轴内部的应力,减轻加工过程中的变形。
2. 控制加工速度:在加工过程中,控制加工速度,尤其是在材料的转动和切削区域,避免过快的切削速度导致过热和应力集中。
3. 适当的刀具设计:选择合适的刀具和切削参数,以减小切削力和切削热,减轻曲轴的变形风险。
可以采用刀具冷却和润滑的方式,降低切削温度。
4. 合理的加工顺序:根据曲轴的几何形状和传力特点,制定合理的加工顺序,避免过度倾斜、过度振动等情况,减少变形的可能性。
5. 适当的夹持和支撑:在加工过程中,使用适当的夹持装置和支撑装置,以保持曲轴的稳定性和刚性,减少变形。
6. 定期测量和调整:在加工过程中,定期测量曲轴的尺寸和形状,如果发现变形情况,及时进行调整,保证加工质量。
请注意,以上方法仅供参考,具体的加工过程需要根据曲轴的材料、尺寸和形状等因素进行综合考虑。
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发动机曲轴加工过程中跳动控制方法
作者:梁雄荣
来源:《大众汽车·学术版》2019年第01期
摘要曲轴是发动机的核心部分,其各项参数的好坏影响到发动机的使用寿命,加工过程中常因毛坯、机床、刀具、参数等因素影响而发生弯曲变形,出现跳动超差的情况,影响发动性能。
本文通过对影响跳动的因素进行分析和总结,分析跳动量大的原因及控制方案。
关键词曲轴;夹具;跳动;校直
1 跳动的定义
径向跳动是指被测回转表面在同一横剖面的表面上各点到基准轴线间距离的最大变动量。
曲轴弯曲变形直接表现出来的结果就是各轴的外圆相对主轴颈A1、A5或中心孔轴的线跳动量较大。
2 跳動原因分析及措施
2.1 夹具的影响
曲轴轴颈表面的加工,通过安装在左右两主轴上的顶尖夹紧曲轴中心孔进行轴向定位,再通过卡爪夹紧法兰端和芯轴端表面,驱动工件旋转而进行切削,因曲轴的刚性差,在加工中容易因切削力而变形,因此使用中心支架加以辅助。
因此对跳动分析时需要对这些因素进行分析。
(1)主轴卡盘回转中心不同心
所有夹具的安装调试,是基于左右卡盘回转轴线在同一直线上进行的,回转中心不同心,在曲轴顶尖顶紧、卡盘夹紧时,自定心精度功能将失去,出现工件一边高一边低的现象,夹紧时就会出现弹性变形,加速顶尖及卡爪的磨损。
因此要控制左右两轴的高度差在20um内,以确保主轴回转中心的同心度。
(2)中心顶尖跳动大导致不同心
定位工件的顶尖和卡盘回转轴线的同轴性决定了支承的精度,顶尖套和顶尖座的同轴度由轴孔配合决定,顶尖座和顶尖套磨损后,精密轴孔配合失效无法保证,受力时工件回转中心偏离中心轴线较大,这种情况下加工出现跳动较大情况,此时需要更换备件以确保机械部件的正常。
当机械部件正常的情况下,需要通过调整来获得所要精度。
调整到允许范围内,通常半精加工调整后的顶尖跳动值为10un以下,而精加工则为1um~3um。
(3)左右主轴卡盘
卡盘是机床上用来夹紧工件带动工件旋转的机械装置,曲轴在加工前以两端中心顶尖顶紧定心,再用卡爪夹紧工件,若卡爪夹紧时与主轴中心不同轴,车削出来的工件就偏心,而在实际测量曲轴时是以中心孔为定位的,车出的曲轴偏心,测量出来的主轴颈跳动肯定会超差。
从卡爪的数量来分为两爪卡盘,三爪卡盘,四爪卡盘。
目前影响工件跳动的主要是三爪卡盘和四爪卡盘。
三爪卡盘:内部是通过三个液压缸带动一个推杆机构来推动卡爪臂在万向节轴承上前进和夹紧,理论上是能够同步前进到位夹紧工件的,当出现活塞固定螺栓断裂活塞前进受阻或是万向节错位时,会导致某个卡爪臂前进不到位,三个臂出现受力不均匀,从而将工件夹偏的情况出现;卡爪作为与工件直接接触部分,长期使用会出现磨损不均匀的情况,从而将工件夹偏,因此在处理跳动时需要将卡爪夹紧后的跳动控制到20um以下为好。
四爪卡盘:在双砂轮磨床上使用,两对卡爪以90度相间对称分布,分别由两对液压缸控制,内部有一对液控单向阀,当液压油通过单向阀的流量不一样时,会出现两组液压缸进给不同步,夹紧到位时会出现曲轴从中心孔滑出来的现象,曲轴中心孔定位出现偏移,磨削出现偏磨,从而导致粗加工磨不完,精加工时因余量不足产生跳动,需要检查液压油路及卡盘内部阀芯,清洁卡盘组件。
在卡爪出现磨损不均的情况也会出现把工件夹偏,此时需要更换卡爪。
(4)中心支架辅助支承
中心支架支承在刀具作用点相近的位置,减少切削力作用下工件的弯曲变形,提高加工的精度。
中心支架对工件跳动的影响主要有两种:夹紧中心与主轴旋转中心不同轴、中心支架圆柱滚子轴承磨损。
抬高或拉低中心支架都会使得夹紧后的中心与主轴中心不同心,中心支架将工件的中心拉偏旋转中心,工件受到切削力时得不有效的支撑而变弯,出现跳动偏大。
因此在粗加工阶段,中心支架抬起度控制在10um,精加工中控制在抬起2um、推出8um左右,能够有效的控制受力变形,获得所需加工精度。
滚轮型中心支架,当出现润滑不良导致异常磨损或是滚子被铁泥卡住时,中心支架夹持工件时产生震动,加工不平稳,继续使用就会产生振纹或是工件压伤,轴颈跳动变大,此时需要疏通油路或是更换轴承。
2.2 工件中心孔的影响
曲轴中心孔作为各工序的加工基准,对后工序曲轴加工跳动的产生有重要的影响,主要有以下两方面:
(1)中心孔圆度不好
经过验证,当中心孔圆度大于0.03时,磨削工位对主轴颈产生的跳动增大较多,因此需要对圆度进行控制。
影响的要素有主轴的跳动过大、丝杠反向间隙大、夹具不稳定、刀具刚性不好、使用单刃加工等,要对各要素进行控制,如使用双刃刀代替单刃刀,加工时工件受力平衡,可以有效的控制中心孔的圆度。
(2)中心孔上有铁屑
曲轴在加工过程中使用油雾和冷却液,加工后会有铁屑粘在中心孔上,在磨削时顶尖将铁屑顶在中心孔上,使得定位面不能很好地跟顶尖贴合,受力时产生偏移,从而产生跳动超差。
通过在曲轴移动过程中增加毛刷、吹气、清洗水管装置将铁屑去掉。
2.3 滚压校直对跳动的影响
滚压校直,经过深滚压后,由机床自带的Marposs测量系统测出工件的跳动量,当轴颈的跳动值超过设定值时,会通过RTC(实时计算机)计算出当前最佳的校直方法,用适当的力对其中某一轴颈进行校直,以降低工件的径向跳动。
(1)marposs测头对校直的影响
滚压后使用测头对主轴颈的跳动进行测量,如果小于设定的跳动值,则完成滚压;如果大于设定值,通过运算比较后对某一个轴颈施加力进行校直,然后重复测量,直到达到要求。
如果测量的数值不准确,在RTC判定后,判定错误施加力对轴颈进行校直,造成跳动的累加变大。
需要检查测量数据的准确性,提高校直数据的可靠性。
(2)滚压过程中滚压力异常
过小的滚压力使得工件达不得滚压的效果,需要多次校直或无法校直;过大的滚压力且方向不对时,会出现弯曲方向与原跳动方向的叠加加大跳动量,后工序加工时就会出现磨偏、跳动大,因此需要定期地进行滚压力检查校准。
2.4 精车止推面工序对跳动的影响
止推面位于A3主轴颈的两侧位置,加工时曲轴受切削力,由于没有中心支架进行支撑,加工过程中受力产生变形,出现A2、A3、A4的跳动变大。
可通过减小止推面的加工余量,降低进给速度来减小该工位造成的跳动。
2.5 磨床磨削导致跳动变大
(1)残余应力曲轴变形影响
曲轴在粗加工、热处理后内应力过大,导致曲轴弯曲变形,经回火、滚压校直后应力得到了一定的释放,但仍有较大的残余应力带到了磨削工序中,在曲轴磨削的过程中,残余应力持续释放导致曲轴变形而导致跳动超差。
因此控制淬火、干切削变形,降低曲轴内应力是解决磨削后曲轴变形超差的根本措施。
通过对感应器有效圈改进以及毛坯应力的控制,解决曲轴淬火变形,降低曲轴的内应力,进而解决磨削后曲轴变形超差。
在磨削工位,在粗磨结束后,通过松夹卡爪然后精磨,以此来释放压力,减少跳动超差。
对于热胀冷缩和组织转变,引起曲轴整体长度变化,此时曲轴要可以自由伸缩,尾架顶紧力不能太大,否则跳动超差就比较明显了。
(2)磨偏对跳动的影响
在磨削過程中,磨削力受到磨削余量的影响,当来料的毛坯圆度不好、连杆颈相位不稳定、中心孔圆度超差、或是有铁屑粘在中心孔定位面上时,工件会往一个方向偏,磨削循环就会将工件磨偏,曲轴受力不均而弯曲,产生跳动超差。
因此需要控制好曲轴来料的各个尺寸公差、保证磨削时受力均匀。
3 主轴颈跳动超差案例
2018.7.4 白班,生产线车车拉机床加工出来的工件除A3外,其它主轴颈A1、A2、A4、A5的跳动都超差,检查发现三个卡爪伸出量不一致,原因为第3个卡爪万向轴承外圈定位销断裂旋转一个角度,外圈上的台阶卡到卡爪,使其伸出量减小,夹紧力达不到而夹偏。
重新正确安装后跳动问题得到解决。
4 结论
曲轴的加工工艺复杂多样化,引起曲轴颈跳动超差的因素多种多样,需要根据曲轴的加工工艺及定位方式来进行逐一排除,为了能够快速查找到问题的起因点,需要熟悉机床的夹具结构、工作原理、工艺步骤。
以上是这些年来对故障处理后的经验总结,同时还存在一些未明因素,需要继续探讨分析。
参考文献
[1] 滚压机《维修手册》
[2] 车铣《维修手册》
[3]; 张金安.大功率曲轴跳动超差解决措施[J].汽车工艺师,2010(5):78-82.
[4] 冯飞.曲轴加工跳动问题探讨[J].中国新技术新产品,2014(01):102.
作者简介
梁雄荣,本科学历,助理工程师职称,主要从事汽车发动机工厂数控设备维修、维护、设备优化改进等方面工作。