■ 海軍駐興平地區(qū)軍事代表室 （陜西 713105） 高 博

■ 陜西柴油機(jī)重工有限公司 （興平 713105） 魏有理 段建華

柴油機(jī)凸輪軸分為整體式和裝配式。其中裝配式凸輪軸為細(xì)長(zhǎng)軸類零件，并帶有多缸鍵槽，由于零件過長(zhǎng)加工難度大，設(shè)計(jì)時(shí)一般將零件分為幾段通過法蘭連接起來。凸輪軸在裝配后，有較高的技術(shù)要求，特別是凸輪軸兩端的定位銷孔及凸輪軸外圓上的鍵槽加工難度較大。其中凸輪軸兩端的定位銷孔要求各組裝零件配鉸加工，按一般方法只能設(shè)計(jì)鉆模用手電鉆加工，加工難度大，產(chǎn)品容易超差。凸輪軸外圓上的鍵槽尺寸、幾何公差要求較嚴(yán)，各鍵槽間、鍵槽與定位基準(zhǔn)孔間有著較嚴(yán)的角位要求，用普通設(shè)備加工難以保證加工要求，用數(shù)控設(shè)備加工裝夾難度大，加工成本高。為此在分析零件的技術(shù)要求后，通過設(shè)計(jì)、應(yīng)用專用的配鉸鉆模和凸輪軸鍵槽銑夾具，在通用設(shè)備上完成裝配式凸輪軸定位銷孔和鍵槽的加工，保證了柴油機(jī)凸輪軸的加工要求，降低制造成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1. 零件技術(shù)難點(diǎn)分析

以某型柴油機(jī)凸輪軸為例，該零件總長(zhǎng)為5 012mm，由兩端凸輪軸組裝而成，以其中一段為例進(jìn)行說明。該零件總長(zhǎng)為2 452mm，直徑為125+0.033+0.015mm，長(zhǎng)徑比達(dá)到19.6，屬細(xì)長(zhǎng)軸類零件。為了保證零件裝配后配合良好可靠，零件裝配時(shí)在φ6 5（H6/h6）的小間隙凸臺(tái)及止口定位的法蘭上設(shè)計(jì)了φ10H7銷孔，要求兩端凸輪軸配鉸加工，安裝時(shí)用定位銷定位，防止零件的相互轉(zhuǎn)動(dòng)。φ125+0.033+0.015mm外圓有6個(gè)鍵槽，鍵槽寬度尺寸為32-0.026-0.088m m，鍵槽間存在一定夾角，各鍵槽間角度偏差要求≤±1 5′，并與裝配基準(zhǔn)孔φ10H7的角度偏差≤±15′，相對(duì)于凸輪軸外圓的對(duì)稱度≤0.03mm。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

由以上分析可知該零件鍵槽加工過程中存在以下技術(shù)難點(diǎn)：

裝配基準(zhǔn)孔φ10H7要求配鉸加工，一般用鉆模及手電鉆加工難度較大，加工效率低，難以保證加工要求。

圖1 某型柴油機(jī)凸輪軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

鍵槽間角度偏差±15′及與裝配基準(zhǔn)孔φ10H7的角度偏差≤±15′要求較高，利用一般對(duì)線、分度頭等加工方法難以保證。

鍵槽相對(duì)于凸輪軸外圓的對(duì)稱度≤0.03mm，由于零件屬細(xì)長(zhǎng)軸，剛性裝夾過程存在裝夾變形，難以保證。

通過結(jié)構(gòu)分析和加工工藝方案研究，設(shè)計(jì)了配鉸鉆模及角位分度盤，在通用設(shè)備上實(shí)現(xiàn)了零件的高效精密加工，保證了零件的技術(shù)要求，提高了加工效率。

2. 夾具設(shè)計(jì)

配鉸鉆模設(shè)計(jì)。通過對(duì)零件的技術(shù)要求進(jìn)行分析，為了保證零件上φ10H7裝配基準(zhǔn)孔的高度一致，我們?cè)谠O(shè)計(jì)鉆模時(shí)采用了如圖2所示的鉆模，在鏜床上對(duì)零件進(jìn)行加工。該鉆模用凸輪軸的裝配基準(zhǔn)φ65h6凸臺(tái)為中心定位，定位孔與零件選用小間隙配合G7/h6配合，該鉆模上同時(shí)設(shè)計(jì)了定位凸臺(tái)φ65g6與另一段凸輪軸止口φ65H7定位，對(duì)鉆模上的定位止口和凸臺(tái)提出了較高的同軸度要求，保證φ10H7的位置一致性，確保加工出的φ10H7孔與零件中心距離一致。鉆模上設(shè)計(jì)了φ9mm、φ9.8mm和φ10mm（件號(hào)1、2和3）的速換鉆套，用于對(duì)φ10H7孔鉆、擴(kuò)、鉸，保證定位孔尺寸要求和精加工時(shí)鉸刀和鉆套孔的精密配合。鉆模用鉤頭壓板固定在零件上。利用此配鉸鉆?？稍阽M床上分別加工兩個(gè)零件的φ10H7裝配基準(zhǔn)孔且位置度可滿足裝配要求，加工效率大大提高，加工難度降低，效果良好。

角位分度盤。為了保證零件鍵槽間及與裝配基準(zhǔn)孔φ10H7的角度偏差，我們?cè)O(shè)計(jì)了角位分度盤，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。該工裝以零件上的φ65h6凸臺(tái)（另一段凸輪軸以φ65H6止口）為中心定位基準(zhǔn)，同時(shí)利用菱形定位銷，以零件的裝配基準(zhǔn)孔φ10H7為角位定位基準(zhǔn)，根據(jù)零件的鍵槽相互角度，確定銑鍵槽的六方分度盤上各六方面間角度為60°±2′，在加工零件鍵槽過程中，通過螺栓、墊圈和螺母將零件與六方分度盤緊固在一起，機(jī)床主軸始終保持水平不動(dòng)，通過旋轉(zhuǎn)六方角位分度盤上的6個(gè)平面，并用直角尺靠緊垂直平面，控制直角尺六方角位分度盤上平面間隙≤0.05mm，保證零件的精確旋轉(zhuǎn)定位，從而保證各鍵槽間的角度公差要求，加工效率大大提高。

圖2 配鉸鉆模1、2、3.速換鉆套 4.鉤頭壓板

圖3 角位分度盤1.六方分度盤 2.螺栓 3.墊圈 4.螺母 5.菱形定位銷

3. 結(jié)語

通過設(shè)計(jì)、應(yīng)用裝配式凸輪軸專用工裝，解決了裝配式凸輪軸裝配基準(zhǔn)孔的配鉸難題，在普通鍵槽銑床上實(shí)現(xiàn)了裝配式凸輪軸加工多角位鍵槽的高效精密加工，在保證零件加工精度的前提下，節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了加工效率。應(yīng)用前景較好，可全面推廣。

[1] 孟少農(nóng)．機(jī)械加工工藝手冊(cè)［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991．

[2] 孫光華．工裝設(shè)計(jì)［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004．