鄭州弘宇機(jī)械制造有限公司 （河南 450001） 陳明暉 黃浩浩

柴油機(jī)缸體體重相對(duì)于汽油機(jī)要大，重量一般在100kg以上。側(cè)面加工在臥加上完成相對(duì)容易，尺寸精度也易保證。缺點(diǎn)是加工成本過(guò)高，工時(shí)費(fèi)用150元/h以上。

本文介紹的這款?yuàn)A具，適合在搖臂鉆和立加上使用。不僅能滿足缸體兩側(cè)面加工形位公差需要，還能加工與曲軸垂直的各種斜孔。

下面是我廠為某鑄造廠代加工的一款柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，兩側(cè)面上高低凸臺(tái)分別有四個(gè)和五個(gè)高度，且面積都不大，側(cè)面還有許多螺紋孔、油孔；瓦蓋圓弧面上還有七個(gè)斜油孔與缸筒軸線平面成15°夾角；在側(cè)面還有一個(gè)油尺孔，與缸筒軸線平面成30°夾角；缸體重量150kg，沒(méi)有臥加情況下，要完成四個(gè)工位工序一般需要四個(gè)夾具，裝卸四次輔助時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)。使用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)夾具，靠底面一面兩銷定位，體大笨重，零件多成本高，制造周期長(zhǎng)，又沒(méi)有更好的夾具設(shè)計(jì)方案。

任何一款缸體，缸筒軸線和曲軸軸線都在一個(gè)平面上，而且左右側(cè)面與該平面又是平行的。利用缸體這一特征設(shè)計(jì)一款?yuàn)A具，既要保證側(cè)面水平要求，又要保證缸體在夾具上的定位精度。

圖1

在立加上使用的該種夾具體積較?。ㄒ?jiàn)圖1），主要部件由V形槽支撐、缸筒延伸、曲軸延伸三部分組成，使用方法如下：首先將V形槽支撐固定在立加上；然后把曲軸延伸裝在瓦蓋結(jié)合面上，擰好兩端四個(gè)螺絲；接著將缸筒延伸插入缸筒；吊起組合體，放在V形支撐上，上好壓板螺絲。三個(gè)動(dòng)作就將缸體的側(cè)面置于水平狀態(tài)。缸筒延伸軸心作為X向原點(diǎn)，曲軸延伸作為Y向原點(diǎn)，從“定位平面”抬高到側(cè)面最高凸臺(tái)作為Z向零點(diǎn)。加工完一側(cè)面后，吊起組合體，翻面，再次將組合體放在V形槽支撐上，上好壓板螺絲，加工另一側(cè)面。

1.工作原理

裝入缸筒延伸和曲軸延伸好比將缸體的這兩根軸線延伸出來(lái)，利用V形槽定心原理，就將這兩根軸線架在了水平面上。兩根軸線確立的平面跟左右側(cè)面是平行的，這樣就保證了缸體在夾具上側(cè)面水平的定位要求。擰緊缸筒延伸壓板螺絲，缸體在立加上X向限位完成；擰緊曲軸延伸壓板螺絲，Y向Z向限位完成。

2.夾具結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)

在搖臂鉆上使用的夾具需要完成四個(gè)工位的動(dòng)作（見(jiàn)圖2），V形槽支撐體積相對(duì)要大一些。能夠?qū)崿F(xiàn)缸體在V形支撐上翻轉(zhuǎn)180°及翻轉(zhuǎn)過(guò)程中15°～60°定位。下面以搖臂鉆上使用的夾具為例介紹各部件設(shè)計(jì)方法和注意事項(xiàng)。

V形槽支撐：它是整個(gè)夾具體的核心部件，由四塊帶V形槽鋼板組成，兩兩相對(duì)的板設(shè)計(jì)成相同的，因?qū)Ω左w起支撐作用，板厚不要小于25mm；它又起定位作用，相同兩板在粗加工六個(gè)平面后，兩兩上下左右對(duì)齊點(diǎn)焊后再精加工，這樣能保證零件V形槽尺寸一致性，V形槽加工后一定要用相切方法檢查槽尺寸是否符合圖樣要求。如果誤差較大，要及時(shí)通過(guò)修改與之配合的缸筒延伸直徑，確保缸筒軸線平面水平。

圖2

曲軸延伸：它在缸體裝卸翻轉(zhuǎn)過(guò)程與V形面線接觸，并相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，為了防止V形面磨損失去精度，我們?cè)谇S延伸兩端裝入外徑72mm徑向球軸承。為了同時(shí)加工瓦蓋圓弧面上7個(gè)斜油孔，我們?cè)谥虚g聯(lián)接板上鉆好7斜孔，裝入鉆套（見(jiàn)圖3）。

圖3

缸筒延伸：缸筒定位一端與缸筒相聯(lián)，配合間隙0.05～0.1mm，便于裝卸；與V形面接觸一端直徑要與其他缸體的缸筒延伸設(shè)計(jì)保持一致，以便多種缸體可以共用V形支撐；為了減輕重量，用料選擇無(wú)縫管，加工后要保證10mm壁厚，防止定位時(shí)鎖緊壓板螺絲將延伸體壓扁，失去定位精度。

鉆模板：左右側(cè)面鉆模板相對(duì)普通鉆模板多了三個(gè)大腳，鉆模板就是靠著三只大腳定位的；三只大腳就是三塊V形鐵，它們的V形槽尺寸跟缸體下面V形槽支撐尺寸是一樣的，定位方式也一樣。

角度定位（見(jiàn)圖4）：為了加工與曲軸垂直的各種斜孔，以曲軸為軸心旋轉(zhuǎn)缸體，在凸輪軸軸孔與V形支撐板內(nèi)插入角度插銷來(lái)實(shí)現(xiàn)角度定位。

3.結(jié)語(yǔ)

圖4

通過(guò)測(cè)試，使用鉆模板鉆側(cè)面孔水平方向位置精度可控制在0.2mm，高度方向位置精度可控制在0.35mm以內(nèi)，能夠滿足側(cè)面螺紋孔位置度φ0.5mm要求；斜孔角度偏差要求30°±1°，用凸輪軸曲軸孔定角度，角度誤差可以控制在29.2°～30.5°，也滿足圖樣要求。

綜合評(píng)價(jià)：通過(guò)該品種缸體500臺(tái)批量生產(chǎn)檢驗(yàn)，該缸體側(cè)面孔加工沒(méi)有出現(xiàn)批量性質(zhì)量事故，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投入小。在產(chǎn)能不能滿足需要情況下，一周內(nèi)通過(guò)復(fù)制該夾具，將產(chǎn)能擴(kuò)大了一倍，產(chǎn)量由3臺(tái)/班，擴(kuò)大到6臺(tái)/班。如果選擇傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)夾具，制作零件的周期就要一個(gè)月，費(fèi)用也是新型夾具的4倍。

最初該夾具因?yàn)轶w積較大，僅在搖臂鉆上應(yīng)用，鉆兩側(cè)面孔及與缸體曲軸垂直的孔。這兩年隨著人工成本的提高，熟練鉗工匱乏，希望增加數(shù)控機(jī)床在加工中比重。根據(jù)立加工作臺(tái)尺寸及X、Y、Z向行程，通過(guò)CAD反復(fù)模擬，最終設(shè)計(jì)出迷你版旋轉(zhuǎn)夾具（見(jiàn)圖1）。一個(gè)夾具可以供兩種缸體4個(gè)側(cè)面使用。目前兩側(cè)面孔單臺(tái)立加日產(chǎn)量可以達(dá)到12個(gè)缸體。搖臂鉆床工作由以鉆兩側(cè)面孔為主向鉆缸體曲軸垂直的孔為主轉(zhuǎn)移，單臺(tái)產(chǎn)量由3臺(tái)/班提高到10臺(tái)/班。因減少了鉆床加工內(nèi)容，產(chǎn)品一次合格率也大幅度提高。