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曲軸鑽銑加工通用夾具的設計（jì）

2019-1-17 來源：湖北（běi）職業技術學院作者：陳繼（jì）紅，彭文燁

摘要: 曲軸是發動機中承（chéng）受衝擊載荷、傳遞（dì）動力的重要零件，其加工製造的質量直接影響發動機的正常工作和使用壽命。通過分析（xī）曲軸的機械加工工藝（yì）流程，設計一種可加工各類規格曲軸的鑽銑加工通用夾具。實際製造和使用表明（míng）: 該新型（xíng）通用夾具結構簡（jiǎn）單，定位準確可靠（kào），調整變換方便，提（tí）高（gāo）了曲軸生產的效率和質量，降低製造成本。

關鍵詞: 曲軸; 鑽銑加工; 通用夾具

曲軸是發動機中承受衝擊載荷、傳遞動力的重要零件，其主要作用是將活塞的往複直線運動轉化為旋轉（zhuǎn）運動。曲軸的工作環（huán）境和受力狀況十分複雜，工作時承受周（zhōu）期性變化（huà）的氣體壓力、離心力（lì）以及慣性力等複合作（zuò）用，因此，在加工製造中，對曲軸各個部（bù）分的（de）尺寸精度、位置精度以及表麵粗糙度有（yǒu）較高要（yào）求。

曲軸（zhóu）的加工方法（fǎ）比較複雜，對軸頸的尺寸和形位公差要求很高，一般采用六級精度以上，表麵粗糙度控製在Ｒa0. 8 μm 以下。其加工製（zhì）造的質量直接（jiē）影（yǐng）響發動機的正常工作和壽命。機床是加工的 “母機”，任何加工製造都離（lí）不開機床工具及夾具。

由於曲軸存在兩個回（huí）轉中心: 一個是軸徑的（de）中心，另一（yī）個是拐徑的中（zhōng）心，因此工件在定位裝夾時軸徑的中心與機床的（de）主軸中心線要滿足（zú）同軸度要求，這就需要相（xiàng）應的設備（bèi）工裝支持工藝的實現（xiàn）。若繼續沿（yán）用傳統的設備，就顯得能力遠遠不足。

因此（cǐ），改造（zào）升級或創新相應的加工工藝及機床工具與夾具加工製造的（de）能（néng）力，已是迫在眉睫。

1 、問題的提出（chū）

從曲軸的機械加工工藝流程來看，在曲軸加工過程中: 銑削曲軸端麵 ( 其中銑削定位麵尤其（qí）重要) 、鑽中心孔（kǒng）、對曲軸鑽斜油孔，這（zhè）個工序可以選擇（zé）在銑鑽床上進（jìn）行（háng），利（lì）用專門設計的夾（jiá）具對軸端麵及中心孔進行加工，這（zhè）樣安排可以（yǐ）大（dà）大提高生產效率以滿足大批量生產的要求; 外圓鍵槽的加工通常選擇在立式（shì）銑（xǐ）床上進行，內孔鍵槽的加工選擇在插（chā）床上（shàng）進行等（děng）。

曲軸鑽銑加工的精度將直接影響發動機的壽命與品質，而先進合理的夾具係統是加（jiā）工精度的重要保障。曲軸的鑽銑加工通常用其主軸頸定位，如使用連杆頸定向（xiàng），因其生產工序複雜，需要大量的夾具以保證曲軸生產的高精度和高效率，大量的（de）夾具增加了曲軸生產的成本，夾具的頻繁（fán）調校也給曲軸生產帶來了巨大（dà）的輔助（zhù）生產時間，同（tóng）時夾具調校需要一（yī）定的技術才能保證要求。

為了解決以上問題，在深入分析傳統曲軸（zhóu）加（jiā）工所（suǒ）用夾具的技術特點之後，針對曲軸的鑽（zuàn）銑加工工序進行通用夾具設計。

2 、新型曲軸鑽銑加工通用夾具的設計

2. 1 夾具定位夾緊設計原理

夾具是（shì）將工件定位和夾緊的機械裝置，在機械加工前，通（tōng）過工裝夾（jiá）具（jù）將工件準確地定（dìng）位在機床上，使工件相對機床有正確的位置和良好的剛性及穩定性，保（bǎo）質保量完成機（jī）械（xiè）加工的預期任務，達到機械零部件設（shè）計所要求的尺寸（cùn）精度（dù）、形位公差（chà）精度、表麵質（zhì）量等。

先進合理的（de）夾（jiá）具是工件加工質量及生產效率的重要保障，是專用機床的（de）核（hé）心部件。機床夾具主要由夾具主體、定位元件、夾緊（jǐn）裝置、對刀元件、引導元件等組成。

夾具按結構特點及（jí）專門（mén）化程度主要分為通用夾具、專用夾具、組合夾具和可調夾具（jù） 4 種。任何形狀的工件在夾具未（wèi）定位前，均具有 6 個自由度———即沿直角坐標係

X、Y、Z 方向（xiàng）的移（yí）動與繞軸向的轉動（dòng）。

要使工件在機床夾具中正確定位，必須限（xiàn）製或約束工（gōng）件的這些自由度，同時通過機構進行夾緊。

如果某些方向（xiàng）的（de）自由度與（yǔ）刀（dāo）具運動軌跡無關，這些自由度就可以不限製。零件在加工過程中，需對其6 個自（zì）由度進行限製，並保證零件加工過程中正確的定位，使其位置保持不變，如缸體類零件的孔加工一般采用一麵兩銷的定位方式。

借鑒前述文獻，此夾具用於（yú）曲軸的鑽銑加工，在液壓係統作用下，采用曲軸（zhóu）頭（tóu）尾主軸頸用 V 形塊定位、以連杆頸定向（xiàng）的設計方案。

2. 2 通用夾具結構設計

此夾（jiá）具由前夾具 3、後夾具 2、定位鍵 4 和（hé）工作台 1 組成，前夾具 3 和（hé）後夾具 2 通過安裝在工作台 1上的定位（wèi）鍵（jiàn） 4 在工作台 1 上定位，用（yòng） T 形螺釘 22 固定在工（gōng）作台（tái） 1 上; 前夾具 3 由夾具體 24、活塞 14、連杆 16、壓緊（jǐn）杆 15、壓緊塊 17、V 形夾具 18 和定位（wèi）塊 19 組成，壓緊（jǐn）塊 17 固定在（zài）壓緊杆 15 上，V 形夾具 18 可對曲軸的軸向、水平方向和垂直方向定位;活塞 14 安裝在夾具體 24 內，固定在油缸（gāng） 30 上，上下用油缸蓋 13、23 壓緊，活塞 14 和壓緊杆 15 用銷軸 26 連接; 壓杆 6 通過螺栓 5 固定在壓緊杆 15 上，壓杆 6 上（shàng）安裝著彈簧 10，在夾具體 24 上安裝（zhuāng）有一連杆座 27；連（lián）杆 16 的一端通過銷軸 32 與壓（yā）緊杆 15 連接，另一端通過銷軸 31 與連（lián）杆座 27 連接; V 形夾具18 安裝在夾具體（tǐ） 24 上; 在V 形（xíng）夾具 18 的旁邊，在夾具體（tǐ） 24 上安裝有夾具（jù）定位塊（kuài） 19 以及定位塊支座21，其作用是對曲軸周向定位，定位塊 19 和定位塊支座 21 以燕尾導軌形式連接，用螺釘 20 鎖緊（jǐn）。

在機床上運用該曲軸鑽銑加工通用夾具（jù）加工時（shí），先根據所加工曲軸的尺寸，調整好通用夾具的尺寸和距離，安裝好所需加工（gōng）的曲軸，通過液壓（yā）係統運行油（yóu）缸 30，液壓油從前夾具體 24 上（shàng）的接頭 11 進入油（yóu）缸 30，活塞14 向上運動，將活塞 14 上部（bù）的液壓油通（tōng）過接（jiē）頭 12壓回油箱; 壓緊杆 15 以銷軸 26 為圓心，在連杆 16的拉動下，順時針轉動，同時，連杆 16 也會以銷軸26 為圓心順時針轉動; 當壓緊杆 15 轉動到一定的角（jiǎo）度時，安裝在壓緊杆 15 上的壓杆 6 首先接觸（chù）曲軸的連杆頸，彈簧 10 被壓縮（suō），曲軸（zhóu）以主（zhǔ）軸頸中（zhōng）心線為圓（yuán）心逆時針轉（zhuǎn）動，將（jiāng）連杆頸壓緊（jǐn）在夾具的定位塊（kuài） 19 上;當安裝在壓緊杆 15 上的壓塊 17 壓（yā）緊曲軸的主軸頸後，曲軸（zhóu）就會在夾具上完全夾緊定位了。

當需要鬆開夾具時，接頭 12 進（jìn）油，接頭 11 回油，其原理和夾緊（jǐn）過程正好相反。為了使（shǐ）曲軸加工時更加穩（wěn）定（dìng）可靠，在工作（zuò）台 1 的相應地方安裝了一個（gè）後夾（jiá）具 2，用於（yú）夾緊

曲軸兩端，後夾具 2 上沒（méi）有定位塊（kuài） 19 這（zhè）套裝置，其餘結（jié）構和前夾具 3 相同（tóng），工作原理也是一樣，前夾具3、後夾（jiá）具 2 是同一根油管供油、同一根油管回油，這樣，前夾具 3、後夾具 2 就可以同時夾緊和張開了。

圖 1 曲軸鑽銑加工通用夾（jiá）具的主視圖

圖 2 圖（tú） 1 的 A － A 剖視圖

圖 3 圖 1 的 B － B 剖（pōu）視圖

圖（tú） 4 圖 1 的俯視圖

夾（jiá）具的調整: 當需要加工不同型號的曲軸時，對夾具進行調整（zhěng），隻需要鬆開前夾具 3、後夾具 2 上的T 形螺釘（dìng） 22，按曲軸兩端的定位主軸頸之（zhī）間的距離在工作台上（shàng）移動（dòng）前（qián）後夾具，鬆開螺釘 20，可調（diào）整定（dìng）位塊 19 的（de）高低，鬆開螺（luó）釘 28，可調整曲軸周向定位的前後位置，鬆開螺釘 29、鎖緊螺母 8，可（kě）調整曲軸周向定（dìng）位的（de）左右位置，如（rú）曲軸主軸頸尺寸發生變化可更換壓緊塊 17 來滿足夾具的夾緊（jǐn）要（yào）求。這樣，隻需更換壓緊塊 17，基本上就可滿足所有曲軸（zhóu）的夾緊定位要求了。

3 、結束語

設計一種在曲軸鑽銑加工機床上使用的曲軸鑽銑加工通用夾具，此夾（jiá）具設計簡單，使用方便、效果好，製造成本（běn）低，定位準確可（kě）靠，加工精度高，便於（yú）操作。

而且在產品的（de）規格更換時，不需要拆卸夾具體，隻要通過螺釘調整即可，充分發（fā）揮了（le）該機床夾具（jù）作為機床附件在加工過程中的通用性優勢，提高了加工的（de）工效和質量，大大縮短了產品生產周期，具（jù）有十分顯（xiǎn）著的經濟效（xiào）益。

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