一、前言

伴随着我国汽车工业的飞速发展，人们对汽车的质量要求不断提高，增加安全，提高寿命，减少振动已是当务之急，飞轮齿圈总成作为发动机中的安全件，其加工质量对于整车质量及性能起着至关重要的作用。

 

二、变形产生的原因分析

由于飞轮齿圈总成中的两个主要零件飞轮和齿圈采用过盈连接，热压后齿圈的相关部位将会发生膨胀，而飞轮则产生相应的收缩变形，图下图所示

对于齿圈，其齿顶圆直径，齿根圆直径和公法线长度均会相应的增大；对于飞轮，其中心孔（曲轴安装孔）直径将缩小，其摩擦面的平面度将会变化，通常会产生中凸变形，如上图中虚线所示。

变形量的大小主要与过盈量、材质、飞轮外圆与齿圈内孔的圆度以及飞轮的外形结构等有关。在实际应用中，通常经验公式计算配合工艺试验的方法来确定其变形量范围，从而确定压装前的加工尺寸及公差。

 

三、变形量的解决

1、 齿圈参数变形量的解决

首先必须确定齿圈参数的变形范围，如不考虑其他因素的影响，仅考虑过盈量的因素，则变形后齿圈的参数可按如下公式计算：

Da=Da’+x       (1)

De=De’+x       (2)

W=W’+２xinvα  (3)

式中　Da－变形后的齿顶圆直径　　　　　Da’－变形前的齿顶圆直径

De－变形后的齿根圆直径　　　　　De’－变形前的齿根圆直径

Ｗ－变形后的公法线长度　　　　　Ｗ’－变形前的公法线长度

 X－过盈量平均值

如飞轮齿圈产品图纸上的齿形为一标准齿轮的话，则在飞轮齿圈的齿形加工中所控制的齿形参数相当与加工一负变位齿轮，其变位系数

ξ=-过盈量平均值/齿轮模数m

如我厂加工的一种飞轮齿圈总成，其齿形参数为：模数m=2.1166，压力角α=12°，齿圈压装的过盈量范围为0.25~0.43，按以上的经验公式计算齿圈齿形加工的工艺尺寸如下表所示：

表一    齿圈工艺尺寸计算表

 

序号	参数	产品图纸要求	工艺控制尺寸
1	齿顶圆直径Da	φ266.825±0.175	φ266.485±0.175
2	齿根圆直径De	φ258.025±0.175	φ257.7±0.175
3	9齿公法线长度W	56.12±0.04	56.03±0.04

 

由于影响变形的因素较多，在齿圈的加工参数计算出后，还应至少安排20件以上的工艺试验，并填写下表：

 

表二 齿圈压装变形量工艺试验记录表

 

编号	齿圈 孔径 241.95+0.10	飞轮外 圆直径 242.30+0.08	过盈量	齿圈压装前参数			齿圈压装后参数			变形量
				齿顶圆直径Da’	齿根圆直径De’	公法线长度 W’	齿顶圆直径Da	齿根圆直径De	公法线长度W	齿顶圆	齿根圆	公法线
1	242.0	242.34	0.34	266.54	257.8	56.035	266.84	258.1	56.105	0.30	0.30	0.07
2	242.02	242.32	0.30	266.54	257.8	56.035	266.78	258.06	56.105	0.24	0.26	0.07
3	242.04	242.31	0.27	266.52	257.78	56.03	266.82	258.08	56.10	0.30	0.30	0.07
4	241.98	242.34	0.36	266.42	257.70	56.02	266.78	258.06	56.08	0.36	0.36	0.06
5	242.97	242.37	0.40	266.56	257.82	56.035	266.94	258.18	56.125	0.38	0.36	0.09
6	241.95	242.38	0.43	266.60	257.9	56.05	267.02	258.26	56.17	0.42	0.36	0.12
7	241.96	242.37	0.41	266.64	257.94	56.055	267.04	258.30	56.175	0.40	0.39	0.12
8	242.05	242.30	0.25	266.32	257.54	56.0	266.58	257.8	56.06	0.26	0.26	0.06
9	242.05	242.30	0.25	266.40	257.7	56.01	266.65	257.96	56.07	0.25	0.26	0.06
10	242.0	242.34	0.34	266.55	257.8	56.035	266.85	258.1	56.105	0.30	0.30	0.07
…	…	…	…	…	…	…	…	…	…	…	…	…

 

根据试验结果，再对齿圈的加工参数进行调整，通常情况下，齿圈工艺尺寸的公差要求应比产品图纸要求更加严格，如上表所示，在压装前的各项参数都满足工艺的情况下，在齿圈压装后，其相关参数仍会偏离产品图纸要求，表中带有下划线的尺寸为超差尺寸，因此只有提高齿圈压装前工艺尺寸的公差要求，才能确保压装后齿圈各参数满足图纸要求。

如上例，调整后齿圈加工的工艺尺寸为：

Ｄa’＝φ266.485±0.125；

Ｄe’＝φ257.70±0.125

Ｗ’＝56.03±0.03

 

2、 飞轮参数变形量的解决

２.１　中心孔变形量的解决

解决中心孔变形量的方法有两种：

一种是通过工艺试验获得中心孔在最大和最小两种过盈量下的变形范围，以确定飞轮在压齿圈之前中心孔加工的工艺尺寸。如已知某飞轮的中心孔直径要求为φ70H7（0，+0.03），通过工艺试验确定其在最大和最小两种过盈量下的孔径缩小量为0.01~0.015，如果用GY代表中心孔加工的工艺尺寸，TZ来表示图纸尺寸，X来表示变形量，则可按下式来计算中心孔在压齿圈前加工的工艺尺寸及公差：

GYmax=TZmax+Xmin       (4)

GYmin=TZmin+Xmax       (5)

可求出上例中心孔加工的工艺尺寸为φ70（+0.015，+0.040）

 第二种方法是中心孔预留精加工余量，齿圈压装后再对飞轮中心孔进行精加工，此方法易于保证中心孔的形状和尺寸精度，但不利于保证飞轮装齿圈外圆和中心孔的同轴度，由于飞轮外圆于中心孔的同轴度要求通常比较严格，所以该方法在实际生产种较少使用。

 

2.2 飞轮摩擦面变形量的解决

飞轮摩擦面于从动盘摩擦片相结合并传递扭矩，因此其平面度的误差除须在一定范围之内，还应满足方向要求（中凹），由于压齿圈后飞轮摩擦面必然会产生中凸变形，所以解决方法只能是预先留有精加工余量，在齿圈压装后再进行精车或精磨。

 

四、结论

   本文介绍的变形解决办法已应用于我厂多种飞轮的生产制造中，如派力奥轿车飞轮、依维柯客车飞轮，轻型卡车飞轮等等，为合理制订加工工艺提供了技术和理论依据，对同类产品的加工具有一定的参考价值。