曲軸連桿頸車削及液壓自動夾具技術(shù)

一往冇前

前 言

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,。

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一,、曲軸連桿在車削工藝中的問題

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(gè)軸頸或連桿頸,，其幾何形狀是一個(gè)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(gè)多世紀(jì)的時(shí)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(shí)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(jià)比的工藝方法。

二,、傳統(tǒng)工藝方案分析
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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”）。

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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(shí)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(shí)可以提高效率,，適應(yīng)專業(yè)化生產(chǎn),。

三、曲軸連桿夾具設(shè)計(jì)思路介紹
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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(shí),，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。

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工件的定位分三個(gè)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(shí)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,。

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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,。

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四,、曲軸連桿夾具結(jié)構(gòu)介紹

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(shí),，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(shí)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(shí),，液壓油缸的推力轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�(gè)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。

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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,。

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五、曲軸連桿夾具的特點(diǎn)
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影響可靠性的因素有強(qiáng)度,、剛度,、夾緊力、定位結(jié)構(gòu),、油路以及平衡等,。

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,。

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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。

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油路是通過旋轉(zhuǎn)接頭配油的,，左右夾具的徑向夾緊油缸共用一套液壓閥控制,。

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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(shí)更加快速方便操作（見圖1中平衡鐵5）。

結(jié)語

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(shí),，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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單說那個(gè)V型夾緊的定心效果穩(wěn)定性就不高吧？

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現(xiàn)在有曲軸專用的床子

注冊機(jī)008

有能實(shí)現(xiàn)自動調(diào)整偏心距的夾具嗎,？數(shù)車用

自由農(nóng)夫

可以實(shí)現(xiàn)曲軸自動分度么,？一次裝夾完成所有連桿頸加工。