黃衛(wèi)忠 施兆春

摘 要：設計了一種曲軸箱立臥五工位回轉式刷光機，用于客戶某系列曲軸箱缸孔與其端面、軸孔與其端面、兩個高壓腔刷光工序的加工，經(jīng)更換和調(diào)整部分輔件、夾具，能適應其他型號曲軸箱的刷光工序加工。與線型刷光設備相比，該設計結構緊湊，性能穩(wěn)定，操作方便，預留自動上下料接口，可實現(xiàn)全自動加工。

關鍵詞：回轉臺；曲軸箱刷光；夾具

中圖分類號：TG669? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2024）10-0045-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.10.011

0? ? 引言

冰箱巨大的市場需求，為冰箱壓縮機裝備國產(chǎn)化提供了動力，眾多裝備供應商積極投入研發(fā)，引進消化吸收國外先進技術，已可為冰箱壓縮機行業(yè)提供全套的加工裝配設備。設備國產(chǎn)化意味著擁有自主知識產(chǎn)權，其極大地降低了生產(chǎn)成本，曲軸箱立臥五工位回轉式刷光機也是國產(chǎn)化設備之一。

1? ? 零件結構工藝分析

曲軸箱也稱氣缸座，是冰箱壓縮機主要零件，是壓縮機曲軸、連桿、活塞、電機定子和轉子等零件安裝的支撐件。

壓縮機曲軸箱機加工完成后其曲軸孔和活塞孔中殘留一些殘渣及毛刺，經(jīng)清洗后，殘渣能全部清除，但毛刺仍然存在孔內(nèi)。毛刺的存在會導致曲軸及活塞在曲軸箱腔體內(nèi)運行過程中不流暢，從而影響壓縮機的電氣性能，甚至會使曲軸或活塞卡死，報廢壓縮機。因此，在曲軸箱裝配前應增加一道定位刷光毛刺工藝[1]。

曲軸箱為箱體類零件，結構較復雜。材料：FCD250；硬度：HB190～240；曲軸孔N、缸孔M為關鍵孔，孔徑尺寸精度要求6級，圓柱度0.005，刷光后用粗糙度儀檢測曲軸孔表面粗糙度≤Ra0.4，缸孔表面粗糙度≤Ra0.3；曲軸孔、缸孔垂直度0.04/200。零件為大批量生產(chǎn)，加工工藝為先面后孔，先粗后精，加工過程中穿插退火等熱處理工藝，保證內(nèi)部結構穩(wěn)定，尺寸穩(wěn)定。刷光工序圖如圖1所示，一面兩銷定位，工位一上下料，工位二曲軸孔及端面刷光，工位三缸孔及端面刷光，工位四高壓腔孔一刷光，工位五高壓腔孔二刷光。

2? ? 機床方案分析

設備用于客戶曲軸箱缸孔與其端面、軸孔與其端面、兩個高壓腔刷光工序的加工，經(jīng)更換和調(diào)整部分輔件、夾具，能適應其他型號曲軸箱的刷光工序加工。單臺生產(chǎn)節(jié)拍[加工時間（MT）+輔助時間（HT）]≤4.5 s/件，生產(chǎn)節(jié)拍可調(diào)，產(chǎn)量≥800件/h。

設備要在一道工序中完成曲軸箱缸孔與其端面、曲軸孔與其端面、2個高壓腔刷光工序，同時保證單臺生產(chǎn)節(jié)拍[加工時間（MT）+輔助時間（HT）]≤4.5 s/件，一般一個部位刷光機動時間不小于4.5 s，上下料、滑臺快進快退輔助時間也要約4.5 s，要保證生產(chǎn)節(jié)拍，需考慮2個工件同時加工。要4個部位完成刷光，機床必須保證多個動力頭同時動作加工。缸孔與其端面垂直于曲軸孔與其端面、兩個高壓腔，刷光動力頭也需垂直布置。結論：機床為雙工件立臥五工位，可線型也可圓型布置；線型布置機床線體長，不便于防護[2]；圓型布置結構緊湊，占地少，全防護，操作方便。

3? ? 機床總圖

曲軸箱立臥五工位回轉式刷光機總圖如圖2所示，機床按鉆鏜組合機床精度標準設計[3]。機床主要組成部件有：減震器、床身、數(shù)控滑臺、二軸剛性刷光動力頭及傳動部件、刀輔具部件、夾具、配氣盤、五工位數(shù)控回轉臺、防護部件、立柱及配重部件、控制部件、冷卻及水路部件、氣路部件、潤滑部件。工位一為上下料裝置，工位二曲軸孔端面刷光、曲軸孔刷光，工位三缸孔端面刷光、缸孔刷光，工位四高壓腔孔一刷光，工位五高壓腔孔二刷光。

曲軸孔端面及軸孔、缸孔端面及缸孔、高壓腔孔一、高壓腔孔二在一次裝夾中完成刷光，五組夾具6五等分安裝在床身臺面上，工位二、工位四、工位五為臥式雙軸動力頭4安裝在數(shù)控滑臺3上，工位三為立式雙軸動力頭安裝在數(shù)控滑臺上，數(shù)控滑臺安裝在立柱10上，立柱有平衡滑臺的配重部件。數(shù)控滑臺3、立柱10圍繞五工位數(shù)控回轉臺8布置，螺釘固定安裝在床身2上，床身與地面之間采用12個減震器連接，可調(diào)整水平。防護部件9為冷軋板制成的全防護，操作者位置為手動門，另三面配開窗戶。冷卻系統(tǒng)及水路部件12負責機床刷光工作時給刷光部位冷卻并清除鑄鐵灰。氣路部件13負責給夾具氣缸、刷光動力頭、氣槍供氣，同時負責氣缸的壓力調(diào)整、換向、調(diào)速。潤滑部件14負責定期自動潤滑滑臺。

控制部件11由安裝于電氣控制柜內(nèi)的三菱可編程控制器（PLC）、伺服驅動器、總電源開關、控制電源開關、電機保護斷路器、接觸器、DC24 V開關電源、保險絲以及操作面板、接近開關、執(zhí)行部件（電磁閥、電機）等部分組成。采用PLC加GT1030觸摸屏控制，GT1030觸摸屏安裝在防護罩操作者右上方，便于操作。有監(jiān)視及人機對話功能，使設備運行更加可靠，維修調(diào)整更加快捷方便。

機床動作順序：工位一→人工下件上件→夾具氣缸夾緊→分割器回轉（同時工位二→工位二滑臺工進→工位二滑臺快退→分割器回轉；同時工位三→工位三滑臺工進→工位三滑臺快退→分割器回轉；同時工位四→工位四滑臺工進→工位四滑臺快退→分割器回轉；同時工位五→工位五滑臺工進→工位五滑臺快退→分割器回轉）。

4? ? 機床主要部件設計

4.1? ? 雙軸刷光動力頭設計

雙軸刷光動力頭如圖3所示，其兩根主軸6前端采用彈性筒夾25、螺母26與刷光刀具連接；主軸軸承均采用油脂潤滑，為防止冷卻液及灰塵浸入主軸箱體29內(nèi)，影響主軸精度甚至損壞軸承3及10，主軸前端設置了氣環(huán)及迷宮密封。動力頭傳動直接采用多楔帶傳動，比常規(guī)的三角皮帶傳動更加安全可靠，使用壽命長。

動力頭前后支承各采用一對背對背安裝P5級哈軸角接觸球軸承組合，該結構可承受較大的軸向負荷和較高的轉速，剛性好，精度高，性能可靠。

4.2? ? 夾具設計

圖4為夾具裝配圖，工件采用一面兩銷定位，氣缸壓緊[4]，一次安裝兩件。夾具體1底面與回轉工作臺臺面用螺釘連接，支撐塊4及定位銷座5限制工件4個腳構成的平面3個自由度，菱形銷6及圓柱銷8限制工件的2個旋轉自由度及1個回轉自由度，為完全定位，襯套7在夾具體與菱形銷（圓柱銷）之間，減少因更換定位銷引起夾具體上定位孔的磨損。定位襯套10用2個圓螺母固定連接在與零件曲軸孔外圓對應的夾具體孔上，彈簧片9用螺釘固定在定位襯套上，一方面粗限位工件，另一方面防止工件夾具往前偏移。每個工件采用2只氣缸2夾緊，壓塊3作用在工件壓緊點，該點正對支撐塊4，無偏移力矩變形。

五組夾具等分安裝在回轉臺面上，在裝卸料工位一氣缸打開，工位二、工位三、工位四、工位五氣缸夾緊，配氣盤實現(xiàn)氣缸換向。

4.3? ? 自制數(shù)控滑臺

動力頭安裝在數(shù)控滑臺上，滑臺提供進給運動?；_的一側有行程開關，由電氣控制伺服電機實現(xiàn)快進、工進、快退等運動。

給被加工件提供進給運動的數(shù)控滑臺，其行程到位一是通過行程開關，二是伺服電機自動驅動，三是通過前端固定擋鐵進行保護。

數(shù)控滑臺由如下基本部件組成：滑座、滑臺體、直線導軌、滾珠絲桿、聯(lián)軸器、集中潤滑、伺服電機等。其中直線導軌采用日本THK的產(chǎn)品，能夠保證滑臺體直線運動時與動力頭的平行度。

導軌滑塊、滾珠絲桿采用潤滑泵定期定量潤滑，如果個別潤滑點工作不正常，會自動報警。

為了調(diào)節(jié)前后工作行程，需識別前進端及后退端的位置，調(diào)整相應的接近開關。

5? ? 結論

曲軸箱立臥五工位回轉式刷光機可在一次裝夾中完成曲軸箱缸孔與其端面、軸孔與其端面、兩個高壓腔刷光工序的加工，經(jīng)更換和調(diào)整部分輔件、夾具，能適應其他型號曲軸箱的刷光工序加工。該設備結構緊湊，經(jīng)廠家多年使用，性能穩(wěn)定，操作方便。

[參考文獻]

[1] 狄春良，郗安民，劉穎.電冰箱壓縮機缸體毛刺刷光機[J].組合機床與自動化加工技術，2002（6）：64-66.

[2] 費凡，馬磊.壓縮機曲軸箱毛刺刷光機設計[J].機械研究與應用，2014，27（1）：134-135.

[3] 鉆鏜組合機床 精度：JB/T 3045—1991[S].

[4] 吳拓.機床夾具設計實用手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2014.

收稿日期：2024-01-19

作者簡介：黃衛(wèi)忠（1977—），男，安徽肥東人，工程師，研究方向：控制理論與控制工程。

通信作者：施兆春（1968—），男，江蘇揚州人，高級實驗師，研究方向：機械制造教學、組合機床設計。