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本文通過對汽車發(fā)動機(jī)曲軸連桿頸車削加工工藝的分析,，探索出一種適合高效高精度自動定心夾緊的新型液壓夾具的設(shè)計(jì)思路,。通過對曲軸的偏心定位夾持結(jié)構(gòu)以及動平衡設(shè)計(jì)，保證了安全性和可靠性,，并將其應(yīng)用在曲軸生產(chǎn)線上,，為推動汽車零部件的質(zhì)量和數(shù)量的快速提升發(fā)揮其應(yīng)有的作用,。

曲軸是內(nèi)燃機(jī)最難加工的核心零件之一,，作為大批量生產(chǎn)的汽車曲軸由于受到成本,、效益的制約，在設(shè)計(jì),、材料和加工方面都經(jīng)歷了相當(dāng)大的演變,，隨著人們注重環(huán)保、改進(jìn)性能以及降低制造成本的要求日益增高,，這種演變過程還將繼續(xù)下去,。曲軸的某個軸頸或連桿頸，其幾何形狀是一個短圓柱體,，車削加工無疑是最傳統(tǒng),、經(jīng)濟(jì)且簡單可靠的工藝手段。曲軸主軸頸及連桿頸車削工藝在曲軸加工制造歷史上曾經(jīng)占據(jù)了半個多世紀(jì)的時間,，軸頸的車削工藝目前仍被廣泛采用,。

但是，如果用于連桿頸加工,，偏離回轉(zhuǎn)中心的夾持位置以及因此而產(chǎn)生的動平衡問題使曲軸車削自動夾具的設(shè)計(jì)變的非常困難,，目前采用的手動夾具不僅費(fèi)時費(fèi)力而且存在較大的不安全因素，難以實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)方式,。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,，當(dāng)代的數(shù)控車床在車削精度、轉(zhuǎn)速,、自動控制和安全可靠性各方面均發(fā)生了巨大的變化,，雙主軸同步驅(qū)動、圓盤式轉(zhuǎn)位刀塔的配備充分滿足了曲軸車削工藝的需要,，只要能成功地解決曲軸自動定位、夾緊的問題,，消除離心力所產(chǎn)生的不安全因素,，曲軸車削工藝無疑將成為具有多方面優(yōu)越性和高性價比的工藝方法。

如圖1所示曲軸中的編號Ⅰ,、Ⅱ,、Ⅲ、Ⅳ,、Ⅴ依次為第一主軸頸,、第二主軸頸、第五主軸頸,；編號i,、ii、iii,、iv依次為第一連桿頸,、第二連桿頸、第四連桿頸,，該圖零件為四拐曲軸（也叫“四缸曲軸”）,。

一般被加工零件為四拐曲軸或六拐曲軸，在生產(chǎn)線上要求按不同部位的連桿頸加工分序分別配備設(shè)備,。以四拐曲軸為例,，一臺機(jī)床在一次裝夾中專門加工i、iv連桿頸（i,、iv連桿頸同軸）,，徑向定位夾緊用Ⅰ、Ⅴ主軸頸,，夾具體懸伸長度較短,；另一臺機(jī)床在一次裝夾中專門加工ii、iii連桿頸（ii,、iii連桿頸同軸）,，徑向定位夾緊用Ⅱ、Ⅳ主軸頸,，夾具體懸伸長度較長,。也就是說，一套夾具不能同時加工同一根曲軸的全部連桿頸,，這樣要求的目的是曲軸的被加工連桿頸靠近被夾緊定位的相應(yīng)主軸頸處,，有利于保證精度，同時可以提高效率,，適應(yīng)專業(yè)化生產(chǎn),。

該夾具其主要功能是在曲軸連桿頸車削機(jī)床中對曲軸進(jìn)行自動定位和夾緊,。應(yīng)用時,，該夾具與機(jī)床主軸連接，成對同步使用，故該機(jī)床是雙主軸箱同步數(shù)控車床,。機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)中心與被加工連桿頸軸線同軸,。

工件的定位分三個方面，即徑向定位,、軸向定位和角向定位,。徑向定位及夾緊部位是曲軸工件的主軸頸，屬于偏心夾緊,，夾緊后主軸頸軸線偏離機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)中心的距離等于曲軸工件的半沖程（即曲軸連桿頸中心到曲軸主軸頸的中心距離）,，即：徑向定位要保證被加工曲軸的連桿頸處于車床主軸的回轉(zhuǎn)中心上；軸向定位一端為固定擋鐵,，另一端為設(shè)在右夾具軸向上的液壓油缸,；角向定位可分為兩種，當(dāng)工件輻板上有側(cè)定位面時定位結(jié)構(gòu)可設(shè)在本夾具上,，如果工件輻板無側(cè)定位面,，則定位結(jié)構(gòu)可設(shè)在機(jī)床的獨(dú)立裝置上。

工件的定位,、夾持如圖2所示,，左右夾具分別與機(jī)床的左右主軸箱的主軸凸緣盤同心相連。這樣,，將工件上的其中一對連桿頸使之與主軸回轉(zhuǎn)中心一致,，即可實(shí)現(xiàn)對該連桿頸的高速車削加工。

設(shè)計(jì)上,，左右夾具結(jié)構(gòu)基本相同。因機(jī)床主軸高速旋轉(zhuǎn)時,，曲軸會產(chǎn)生很大的離心力,，所以需要有足夠的夾緊力保證曲軸連桿頸車削加工時的安全可靠。該夾具的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)使用的是液壓驅(qū)動的擺桿卡爪機(jī)構(gòu)（見圖3 a,、b）,，該結(jié)構(gòu)通過采用鉸鏈增力機(jī)構(gòu)的方式來滿足這一要求。圖3b中的件10,、11,、12、13和14,，以液壓驅(qū)動油缸體或活塞桿往復(fù)運(yùn)動并將作用力通過與之相連結(jié)的連板,、擺桿轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃虞S的轉(zhuǎn)動，當(dāng)連板與活塞桿軸線的夾角α臨近90°時,，液壓油缸的推力轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€被增大的轉(zhuǎn)矩傳遞至傳動軸和卡爪,，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對工件的可靠夾緊,。

液壓油路是通過旋轉(zhuǎn)接頭配通油路驅(qū)動內(nèi)部油缸及連桿實(shí)現(xiàn)動作過程,，采用液壓旋轉(zhuǎn)接頭是因夾具及其油缸10隨機(jī)床主軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動之故,。左、右夾具的驅(qū)動油缸采用同一套液壓閥控制,。

在夾具柔性設(shè)計(jì)上,，通過更換定心弧形鉗口8以及調(diào)整件卡爪6和傳動軸11之間的角度，來實(shí)現(xiàn)適應(yīng)不同規(guī)格工件的調(diào)整,。

該夾具的強(qiáng)度,、剛度是綜合考慮的。通過對主體結(jié)構(gòu)的安排及其組件的材料選擇,、關(guān)鍵截面確定以及工藝措施的確定,，權(quán)衡利弊，并對薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行校核,。夾緊力通過液壓回路,、增力機(jī)構(gòu)和傳動結(jié)構(gòu)來保證。

定位結(jié)構(gòu)分徑向定位,、軸向定位,、角向定位。徑向定位由周邊形狀呈矩形,，上邊呈弧形的定心弧形鉗口8實(shí)現(xiàn),，以保證被加工曲軸的連桿頸處于車床主軸的回轉(zhuǎn)中心上；軸向定位為設(shè)在右夾具軸向上的液壓油缸實(shí)現(xiàn)的,；角向定位設(shè)在機(jī)床的獨(dú)立裝置上,。

動平衡是針對不同的工件加工的適應(yīng)性而考慮的,，采用更換平衡鐵的措施得以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)一定批量的不同規(guī)格的工件的平均質(zhì)量,，預(yù)先配好相應(yīng)的平衡鐵,，以便在生產(chǎn)線上更換工件時更加快速方便操作（見圖1中平衡鐵5）。

本套自動夾具應(yīng)用在曲軸連桿頸加工專用數(shù)控車床上,，是一種可對曲軸實(shí)現(xiàn)自動定位夾緊的機(jī)構(gòu),，其主要包括內(nèi)置油缸結(jié)構(gòu)、鉸鏈增力結(jié)構(gòu)以及自動定位夾緊結(jié)構(gòu)等。其特征在于機(jī)床液壓驅(qū)動內(nèi)置油缸并將液壓油缸的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為卡爪的夾緊動作,，提供足夠的夾緊力,。在提高機(jī)床安全可靠性及降低工人勞動強(qiáng)度的同時，亦可使曲軸連桿頸車床設(shè)備滿足曲軸自動化生產(chǎn)線的需求,。

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