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摘要：介紹了汽車發電機轉子動平衡自動去重系統設計，對比了兩種實際應用系統的優缺點，有針對地提出了系統各部分設計方案的改進方法，為提高汽車發電機轉子自動動平衡設備的制造水平提出了實用方法。
關鍵詞：汽車發電機；轉子；自動動平衡

隨著汽車發電機轉子轉速的提高，對轉子不平衡的控制要求越來越嚴格，因此，轉子的動平衡越來越受到發電機生產單位和發動機主機生產單位的重視。

對汽車發電機轉子的動平衡，目前普遍還是采用手工動平衡的方法，這種方法有如下缺點： ① 效率低。由于操作員憑經驗操作，因而往往一臺轉子動平衡要反復多次； ② 精度差。由于加工中人的因素，因而平衡品質不可避免地會受人的情緒等影響； ③ 操作員勞動強度大。因此，在大規模生產中手工動平衡方法必然被機器自動加工所代替，目前，國內只有一些條件較好的發電機生產單位配備了相關設備，其中有國內科研單位開發生產的，也有引進的，但它們各自存在不足。從引進設備來講，雖然其技術比較先進，性能較好，但存在成本較高、維護困難和不太適合中國國情等缺點。就國產設備來講，也主要存在測試穩定性不夠、調整操作復雜和機械系統設計自動化程度低等不足。因此，如何改進國產設備的設計，使其更好地滿足國內需要，對節約外匯，提高國產設備的制造水平和發展經濟具有重要的現實意義。

1汽車發電機轉子動平衡自動去重方法

汽車發電機轉子動平衡一般采用的是去重法［1,2］。圖1為某一汽車發電機轉子(六爪極)的結構示意圖，一般利用其左右端面作為去重校正平面，其去重過程如下：首先利用動平衡測試儀測試，給出不平衡量等效到兩校正平面的量，即在兩端面上的去重位置(相對基準位置的相位角度)和去重量，去重量是以“重徑積”的形式給出的，即被去質量與其距離轉子回轉中心的距離的乘積［3］。

圖1轉子外形及去重位置示意圖

由圖1可見，在轉子左右端面上比較方便的去重位置為端面和端面肩部，采用這兩種在左右兩端面上校正時，可以采用去重鉆頭不動而通過轉子轉位來獲得去重的相位位置，也可以采用轉子固定而鉆頭在以轉子回轉中心為圓心的圓周上運動來獲得去重的相位位置。第一種方法動力頭設計較為簡單，但轉子夾緊的夾具設計復雜，兩動力頭不能同時進給，因而加工效率較低；第二種方法必須保證鉆頭的運動軌跡圓嚴格地以轉子回轉中心為回轉中心，這是此方法加工的主要誤差來源。此方法有如下的優點：①兩動力頭可以同時進給，效率較高；②鉆頭工進量控制方便。但它存在著動力頭設計復雜，控制系統要求較高、較為復雜，因而制造成本高，在實際使用中采用這種方案的設備較少，而大多采用端面肩部的去重方案。

采用左右端面肩部去重時，去重鉆頭只在進給方向運動，轉子上去重位置只能由轉子轉位獲得。該方法的優點是，①動力頭設計簡單，可直接采用通用的動力頭；②去重位置在端面肩部，接近于轉子的最大外圓，因而單位質量的去重量大；③沒有同時動作要求，也就沒有相應的控制要求，控制系統設計簡單。其缺點是，①動力頭不能同時進給，效率較低；②實現去重鉆頭的精確工進困難。但總的來說，這種方案系統設計簡單可靠，設備制造成本低，比較有競爭力。

2汽車發電機轉子動平衡自動去重關鍵設計

轉子動平衡自動去重設計，關鍵要解決高精度和高效率兩方面的問題。提高轉子動平衡精度的關鍵在于：

① 提高測量精度。測量精度取決于測試設備，轉子動平衡自動去重系統中，測試設備是最為關鍵的部分之一。動平衡測試方法很多，應用在生產中，要求其測試穩定性好，調整簡單方便，目前它的發展方向是向信號處理的全數字化，即整個測試信號處理完全由數字處理系統取代模擬電路［4］。

圖2動力頭結構示意圖

② 提高去重加工精度。影響去重加工的因素歸納起來有如下兩方面：一方面是去重加工的相位位置，另一方面是去重量。提高去重重量的精度控制關鍵是要精確控制去重鉆頭的工進位置(即動力頭剛接觸轉子時開始工進)及鉆頭進給深度，此時可采用圖2所示的動力頭結構［5］。

要提高生產效率，就是要縮短一個轉子的動平衡加工時間，包括測試時間、加工裝夾時間、加工時間和復測時間。這可采取如下措施：

① 加快測試過程。這一部分和測試方法直接相關，采用快速穩定的測試方法，是縮短測試時間的主要途徑。

圖3轉子自動裝夾機構示意圖

② 縮短裝夾時間。在轉子去重加工前應對轉子進行必要的裝夾，對于動力頭中鉆頭轉位的端面去重方法，轉子在加工過程中是固定不動的，只需在加工前對轉子進行周向定位，裝夾過程較為簡單；對于加工中轉子轉位的端面肩部去重方法，因在去重時靠轉子轉位來確定去重位置，所以必須對轉子進行很好的裝夾處理，以保證轉子精確轉位。而人工完成這些操作是比較費時的，可采用如圖3所示的自動裝夾機構。其操作過程如下：

當機構檢測到轉子放下的信息后，由氣缸1將轉子推至轉位活套，活套內有彈性楔塊，用于捕捉轉子上的基準鍵槽，轉子由氣缸1推到位后，由轉位電機(步進電機或伺服電機)帶動活套旋轉；當活套楔塊旋轉至鍵槽位置時，彈性楔塊自動插入鍵槽，利用楔塊帶動轉子做轉位旋轉；當轉子平衡加工完成后，由頂出氣缸2將轉子頂出活套至初始位置，由卸料機構取走轉子(氣缸2的缸徑要大于氣缸1的缸徑，以保證在氣缸1不卸載的情況下能順利地將轉子頂回)。利用這一機構，轉子的定位裝夾均是自動完成的，省去了人工操作時間。

③ 縮短平衡加工時間。平衡加工時間由鉆頭鉆削時間決定，對于采用端面肩部去重方法，因去重部位只能在轉子爪極上進行，因此最后的去重位置必須落實到某幾個爪極上完成。這里就需有一套算法［3］，要將左右端面上任意角度和大小的不平衡量分別分配到爪極上。如六爪極的轉子，在某一端面最多有3個相鄰的爪極上分配有去重量，利用它們的矢量和來合成其端面上的總的去重量和去重角度位置。由于這種方法去重時轉子必須通過轉位才能使動力頭在要求的爪極上去重，動力頭重復運動的次數較多，所以這種方法需要的加工時間較長，但可以通過縮短動力頭退刀時間來縮短整個加工過程的時間。