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曲轴车床夹具的改进设计

2018-12-20 00:00470

1 原设计中存在的问题

我公司现有两台CF-702曲轴连杆颈车床,用来加工一般四拐曲轴(如图1(a)所示)的连杆颈,图2所示的是加工该结构四拐曲轴连杆颈夹具结构示意图。该夹具已使用多年,但随着近年来新产品开发数量的增多,已远不能满足使用要求,笔者经调查分析,该夹具主要存在以下问题:
图1 四拐曲轴的两种结构

1.夹具体 2、3.瓦块 4.压盖 5.活节螺栓 6.螺母 7.垫块 8.周向定位块 9.定位座 10.轴向定位块
图2 车削图1(a)曲轴一、四连杆颈夹具结构


1.夹具体 2.压盖 3.瓦块 4.周向定位块 5.轴向定位块 6.定位座 7.卡盘
图3 车削图1(a)曲轴二、三连杆颈夹具结构

1.夹具体 2.压盖 3.瓦块 4.周向定位块
图4 车削图1(b)曲轴一、四连杆颈夹具结构

  1. 该夹具只能加工一般四拐曲轴的第一、四连杆颈,由于加工第二、三连杆颈时无轴向和圆周方向的定位装里,故不能加工。
  2. 受夹具体结构的限制,该夹具只能加工曲柄半径在57.5mm以下的曲轴,且平衡块宽度在150mm以下。
  3. 对干图1(b)所示的曲轴,由于第一、八曲臂无配重块,没有合适的定位面,用该夹具根本无法加工。
  4. 该夹具用垫块作为定位元件,定位精度较低,在加工过程中曲柄半径尺寸得不到有效保证。
据以上几点,该夹具只能加工YZ495、YZ4102、GB495Q1、485Q等几种曲轴,而且需要配置一台S1-217曲轴车床加工曲轴第二、三连杆颈:如图1(b)所示的曲轴只能用S1-130C万能曲轴车床加工,而公司无多余的S1-130C设备。

2 改进设计

根据目前我们开发的四拐曲轴情况:曲柄半径在50~65~之间,主轴颈直径在70~90mm之间,档宽(单个主轴颈轴向长度)在30mm以上,总长在752mm以下,并针对上述存在的问题,我们设计了一套夹具,使其既能加工全部4个连杆颈,又能加工所有型号的四拐曲轴。
  1. 夹具结构 如图3所示,该夹具主要由夹具体1、压盖2、瓦块3、定位座6、卡盘7等零件构成。夹具一端与机床主轴箱连接,另一端为卡盘结构。夹具体底部设计成平的,并开三个沟槽,其中一个沟槽用来定位,另两个沟槽用来固定轴向定位座6。
  2. 具体加工方法 首先按工艺调整曲轴车床主轴箱,使左、右夹具体上瓦块距离等于四拐曲轴第一、五(或二、四)主轴颈间的距离,然后拧紧主轴箱上的螺母固定,按下述方法加工:
    1. 加工图1(a)所示的曲轴一、四连杆颈定位方法与图2的结构基木相同,这里不再赘述;
    2. 图3是加工图1(a)所示的曲轴二、三连杆顿夹具结构示意图。曲轴的轴向定位靠定位块5来实现,圆周方向的定位靠定位块4来完成;
    3. 图4是加工图1(b)所示的曲轴一、四连杆颈夹具结构示意图。曲轴的轴向定位靠瓦块侧面来实现,圆周方向的定位靠定位块4来完成;


    4. 1.夹具体 2.压盖 3.瓦块 4.轴向定位块 5.定位座 6.周向定位块
      图5 车削图1(b)曲轴二、三连杆颈夹具结构
      图6 应用偏心瓦块调整曲柄半径
    5. 图5是加工图1(b)所示的曲轴二、五连杆颈夹具结构示意图。曲轴的轴向定位靠定位块4来实现,圆周方向的定位靠定位块6来完成。

3 注意事项

设计这种多功能夹具体时应注意以下几点:
  1. 瓦座孔的尺寸应足够大,以便加工其它大主轴颈的曲轴时,可通过更换瓦块来实现;
  2. 以曲轴主轴颈的最小档宽来没计瓦座和压盖的宽度,以保证所有型号的曲轴都能放进去;
  3. 加工曲柄半径不同的曲轴时,可通过更换偏心瓦块来实现:如图6(a)所示,我们按X4105B曲轴设计的夹具体,主轴颈工序直径为Ø81.5mm,曲柄半径60mm,瓦块外圆与内孔同心。如加工云内4100Q曲轴(主轴颈工序直径为Ø76.5mm,曲拐半径52.5mm)时,则可使内孔Ø76.5mm与瓦块外圆偏心7.5mm(如图6(b)所示),这样曲柄半径就调整为52.5mm了;
  4. 按四拐曲轴的最大结构尺寸设计夹具体内腔,以确保能加工所有型号的四拐曲轴。

4 结论

  1. 该夹具能加工公司所有型号的四拐曲轴,扩大了设备使用范围,解决了设备不足的问题。
  2. 结构简单、制造方便、成本较低。
  3. 更换不同型号的曲轴时,只需更换瓦块、定位块等小零件,调整方便、快捷,为产品的顺利投产奠定了技术基础。
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