CN102729002A - 曲柄圆滑块组合式曲轴的加工方法及其专用夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加工曲柄圆滑块组合式曲轴的方法，夹持曲轴毛坯外周面，在轴向的两端面加工中心孔；以中心孔为基准，加工曲轴毛坯两端的光滑外周面；以专用夹具的定位块以内止口从曲轴毛坯两端套装在上述光滑外周面上；通过定位块的曲柄销定位孔打出曲柄销中心孔；以中心孔为定位基准加工曲轴毛坯的主轴颈外周面、曲柄外周面；以曲柄销中心孔为定位基准，加工曲柄销各段外周面；垂直于曲轴轴线分切该曲轴为曲柄段、曲拐段，曲柄段包括过渡段；以过渡段外周面为基准，在曲柄上加工与曲柄销前端锥面对应的锥孔；将过渡段及轴向的多余长度切除，获得曲柄。本发明同时提供一种用于上述方法的定位块。上述加工方法能够满足组合式曲轴的加工要求。

Description

曲柄圆滑块组合式曲轴的加工方法及其专用夹具

技术领域

 本发明涉及曲柄圆滑块机构，特别是曲柄圆滑块机构组合式曲轴的加工方法。本发明同时提供用于该方法的专用夹具。

背景技术

曲柄圆滑块机构是一种用于替代传统的曲柄连杆机构的往复-旋转运动转换机构，该机构中没有连杆，使整个机构的尺寸能够小于传统的曲柄连杆机构，并且整个机构的动平衡效果显著改善。

在上述机构中，圆滑块需要通过其偏心孔套在曲轴的曲柄销上，由于曲轴的两端设置有曲柄、主轴颈，曲柄销封闭在中间，装配时，圆滑块没有直接套在曲柄销上的安装条件。

为解决上述问题，可以将圆滑块设计为组合式圆滑块，即圆滑块在偏心孔位置分开为两个部分，两个部分可以通过螺栓等零件组合在一起，这样，就可以将上述圆滑块安装在曲柄销上。由于上述方式明显削弱了圆滑块的强度，在实践中一般不会采用这种设计。

另外一个比较可行的解决方案是采用组合式曲轴。名称为“用于内燃机或压缩机曲轴的零件、曲轴及内燃机、压缩机”，专利申请号为200810226417.4的中国专利即提供了一种组合式曲轴。根据不同的具体情况，该组合式曲轴有不同的具体形式。以该专利的说明书具体实施方式的第一实施例提供的一种小型二冲程单缸发动机的组合曲轴为例，该曲轴包括一个单拐和一个曲柄，所述单拐上设置曲柄销，该曲柄销一端设置有主轴颈和曲柄臂，另一端开放。所述曲柄销的开放的端部设计为锥端，该锥端与曲柄上设置的锥孔相配合。安装时，将圆滑块通过上述曲柄销的开放的端部套入后，再将所述曲柄与曲柄销相配合，将两个零件安装在一起，形成完整的曲轴。上述实施例只是该专利提供的一个实施例，在该专利中，还提供了采用双拐机构和两个单独制成的曲柄形成的组合曲轴的形式，以及其它更为复杂的组合式曲轴。

上述组合式曲轴解决了圆滑块与曲轴装配的问题，并且不会出现采用前述的组合式圆滑块方案造成的圆滑块的强度的显著下降。通过上述专利申请中公开的曲柄和单拐（或者双拐）的特殊的定位结构设计，能够保证曲柄、曲柄销、曲轴颈各个部分的相位关系准确，保证曲柄销轴线和曲轴轴线平行共面，并具有良好的可拆卸性。因此，采用上述组合式曲轴成为曲柄圆滑块机构的最佳选择。

但是，上述曲轴本身的加工存在很多难点。对于曲轴而言，确保曲柄销轴线和曲轴轴线平行共面等形位关系非常重要。组成上述组合式曲轴的不同零件加工后，组合在一起形成完整的曲轴时，通常无法满足曲轴各部分的形位关系的要求。

为了解决上述问题，需要采用更为合适的零件加工方法。

发明内容

本发明提供曲柄圆滑块组合式曲轴的加工方法，该方法能够保证组合式曲轴各个部分加工完成后组装成为完整曲轴时，曲轴各个部分的形位关系符合设计要求。

本发明同时提供一种用于上述加工方法的专用夹具。

本发明提供一种加工曲柄圆滑块组合式曲轴的方法，

采用具有完整曲轴形状的曲轴毛坯作为加工原料；

夹持曲轴毛坯的外周面，在其轴向的两端面加工中心孔，以及切削曲轴两端面为平面；

以两端面中心孔为基准，在曲轴毛坯轴向的两端，分别从端面向内加工一段外周面，获得位于曲轴毛坯两端的光滑外周面；

以专用夹具的定位块以内止口从曲轴毛坯两端套装在上述光滑外周面上，将其旋转到合适的位置，并通过定位结构将两端的定位块固定为一体；所述合适位置，即两端的定位块的曲柄销定位孔连线通过曲轴毛坯曲柄销段的大致中心位置；所述定位块的内止口内径与其套装的光滑外周面的外径尺寸相配；

以钻头通过所述定位块的曲柄销定位孔，在曲轴毛坯两端面打出曲柄销中心孔；

去除夹具；

以中心孔为定位基准，加工曲轴毛坯的主轴颈外周面、曲柄外周面；以及以所述曲柄销中心孔为定位基准，加工曲柄销各段外周面，包括曲柄销圆柱段的外周面、曲柄销前端的锥面、曲柄销与曲柄的过渡段外周面；

垂直于曲轴轴线分切该曲轴，将其分为曲柄段、曲拐段，其中曲柄段包括曲柄销与曲柄的过渡段；

以所述过渡段外周面为基准，以该曲柄的外端面上的曲柄销中心孔为中心，在曲柄上加工与曲柄销前端锥面对应的锥孔；

将曲柄段的过渡段以及轴向的多余长度切除，获得所需尺寸的曲柄。

优选的，所述专用夹具的定位块具有与曲轴端面的中心孔对应的中心通孔，该中心通孔的圆心即为定位块内止口的圆心；将夹具旋转到合适的位置，并使用定位结构将两端的定位块固定为一体后，使用顶尖，从两端通过该中心通孔，顶住位于曲轴毛坯两端面上的中心孔；该中心通孔为光孔，则顶尖的圆柱面的外径和所述中心通孔的内径配合，该中心通孔为螺纹孔，则顶尖的圆柱面为与其配合的螺纹段，顶尖以螺纹配合的旋入方式通过该中心通孔；顶尖顶住中心孔后，进行所述打出两组曲柄销中心孔的步骤。

优选的，所述以两端面中心孔为基准，在曲轴毛坯轴向的两端，分别从端面向内加工一段外周面，获得位于曲轴毛坯两端的光滑外周面的步骤中，所述两端的光滑外周面为具有相同直径要求和公差要求的外周面。

优选的，所述专用夹具上的定位结构为位于定位块四角的通孔，所述通过定位结构将两端的定位块固定为一体，具体是以穿过上述通孔的长螺栓将位于两端的两个定位块固定为一体。

优选的，所述曲轴为具有两段或者两段以上曲柄销的曲轴；所述夹专用具的定位块的曲柄销定位孔为两个，并且其中心连线通过其内止口圆心。

优选的，所述曲轴为具有一段曲柄销的曲轴；所述专用夹具的曲柄销定位孔为一个。

本发明同时提供一种加工曲柄圆滑块组合式曲轴的专用夹具，该专用夹具包括两个可通过定位结构定位夹持在曲轴毛坯两端的一对定位块，所述定位块整体为板状，其一面设置有一圈内止口，该内止口的内径和加工后的曲轴毛坯某一端的外周面外径相配，该内止口内为一光滑的抵靠平面；所述抵靠平面至少设置有一处通孔，该通孔为曲柄销定位孔，其圆心距离所述内止口的圆心的距离等于待加工曲轴的曲轴轴线和曲柄销轴线之间的距离；定位块的内止口之外的位置，设置有能够将相对的两个定位块连接在一起的定位结构；该专用夹具还包括将两个定位块连接在一起的连接件。

优选的，该定位块内止口内的抵靠平面的中心，即内止口的圆心位置设置有一处通孔，该通孔称为中心通孔；所述的中心通孔为光孔或者螺纹孔。

优选的，所述抵靠平面上设置有两处曲柄销定位孔，分别位于内止口圆心的两侧。

优选的，所述定位块的横截面为方形，所述定位结构为设置在四角的通孔或者螺纹孔；通过长螺栓能够将分别与曲轴毛坯两端面配合的定位块相互定位夹持为一体。

本发明提供曲柄圆滑块组合式曲轴的加工方法，该方法的特点是，使用一个完整的曲轴毛坯为加工原料，该毛坯包括了待加工的曲轴各部件的加工原型，即包括曲柄段和曲拐段，并且在两者的交界处设置一段过渡段。先切削该毛坯两端面以及在两端面上加工出中心孔，利用中心孔加工出位于该曲轴毛坯两端部的外周面。然后使用专用夹具与该曲轴毛坯两端面以及上述位于两端部的外周面配合，使用固定装置，将两端的夹具固定为一体。继而，通过夹具上设置的曲柄销定位孔加工出曲柄销中心孔。然后，以曲轴端面的中心孔为定位基准，加工曲柄的外周面和曲拐的曲轴颈外周面；以及以曲柄销中心孔为定位基准，加工曲柄销外周面（包括曲柄销的圆柱段和锥端），以及所述过渡段的外周面。然后以过渡段和曲柄销的交界面为分界，对该曲轴毛坯进行垂直切割，将含有曲柄销的单拐或者双拐切割下来。另外的包含曲柄的部分，再以其上的过渡段的外周面为定位面，加工曲柄上与曲柄销的锥端对应的锥孔，获得曲柄。上述加工过程中，要求同轴的各个轴段的外周面的切削基准都在一个整体的曲轴毛坯件上以相同的中心孔上进行定位加工获得，使纵向上不连续的各个轴段具有良好的同轴关系。并且，不同中心孔的位置通过夹具定位获得，保证了曲轴各部分确定的位置关系。

本发明提供的夹具能够确定曲轴中心孔和曲柄销中心孔的位置关系，保证作为加工基准的各对中心孔之间相互位置关系的准确。

附图说明

图1是本发明第一实施例需要加工的组合式曲轴的组装状态图；

图2是本发明第一实施例需要加工的组合式曲轴的分离状态图；

图3是本发明第一实施例的流程图；

图4是本发明第一实施例的曲轴毛坯正视图；

图5是本发明第一实施例步骤S102加工完成后的曲轴毛坯正视图；

图6是本发明第一实施例步骤S103加工完成后的曲轴毛坯正视图；

图7是本发明第一实施例所采用的专用夹具的定位块的正视图；

图8是本发明第一实施例所采用的专用夹具的定位块的侧剖视图；

图9是本发明第一实施例步骤S104后的曲轴毛坯正视图；

图10是本发明第一实施例步骤S105加工完成后的曲轴毛坯正视图；

图11是本发明第一实施例步骤S105中可能使用的钻套的侧剖视图；

图12是本发明第一实施例步骤S106完成后的曲轴毛坯正视图；

图13是本发明第一实施例步骤S107加工完成后的曲轴毛坯正视图；

图14是本发明第一实施例步骤S108加工完成后的曲轴毛坯正视图；

图15是本发明第一实施例步骤S109加工完成后的曲柄段正视图；

图16是本发明第一实施例步骤S110加工完成后的曲柄正视图；

图17是本发明第二实施例需要加工的组合式曲轴的组装状态图；

图18是本发明第二实施例需要加工的组合式曲轴的分离状态图；

图19是本发明第二实施例的流程图；

图20是本发明第二实施例的曲轴毛坯正视图；

图21是本发明第二实施例步骤S202加工完成后的曲轴毛坯正视图；

图22是本发明第二实施例步骤S203加工完成后的曲轴毛坯正视图；

图23是本发明第二实施例所采用的专用夹具的定位块的正视图；

图24是本发明第二实施例所采用的专用夹具的定位块的侧剖视图；

图25是本发明第二实施例步骤S204后的曲轴毛坯正视图；

图26是本发明第二实施例步骤S205加工完成后的曲轴毛坯正视图；

图27是本发明第二实施例步骤S206完成后的曲轴毛坯正视图；

图28是本发明第二实施例步骤S207加工完成后的曲轴毛坯正视图；

图29是本发明第二实施例步骤S208加工完成后的曲轴毛坯正视图；

图30是本发明第二实施例步骤S209加工完成后的曲柄段正视图；

图31是本发明第二实施例步骤S210加工完成后的曲柄正视图。

具体实施方式

本发明第一实施例提供一种加工组合式曲轴的方法。在本实施例中，该组合式曲轴具体是包括一对位于曲轴两端的单独制成的曲柄，以及位于中间的双拐三个零件组成的组合式曲轴。图1示出该组合式曲轴组装以后形成的完整曲轴的正视图；图2示出该组合式曲轴未组装之前处于分离状态时的状况。关于该曲轴的详细结构也可以参考背景技术部分提及的本申请人提出的专利申请号为200810226417.4的中国专利。

可以看出，该曲轴包括第一曲柄1、双拐2和第二曲柄3。

所述第一曲柄1和第二曲柄3具有相同的结构，均为圆柱块，且圆柱块上分别设置有偏置于一侧的第一曲柄锥孔1-1、第二曲柄锥孔3-1。第一曲柄1和第二曲柄3的外周面均作为曲轴的主轴颈使用。

所述双拐2包括第一曲柄销2-1、曲轴颈2-2、第二曲柄销2-3三段。所述第一曲柄销2-1和所述第二曲柄销2-3的轴线均与主轴颈2-2的轴线平行，并且位于曲轴颈2-2轴线的等距的两侧。

组装后的曲轴，所述主轴颈2-2和第一曲柄1、第二曲柄3三者的轴线形成曲轴轴线。对于该曲轴，需要确保曲轴轴线和两个曲柄销的曲柄销轴线的相互形位关系，即相互平行并且轴线之间具有设定的距离。所述曲轴轴线由上述第一曲柄1、双拐2和第二曲柄3三个独立零件的轴线共同组成，三个零件如果分别加工，则会由于不存在共同的加工基准，形成的轴线很难在同一个直线上；另外，这条轴线与曲柄销的轴线很难保证平行。为保证组装后的曲轴能够获得所需要的形位关系，需要采取的特殊加工工艺。本发明第一实施例即提供一种可以保证组装后的曲轴的形位关系的加工工艺。该实施例中还使用一种专用夹具，该专用夹具是本发明提供的专用夹具的实施例。

请参看图3，该图示出本发明第一实施例提供的加工曲柄圆滑块组合式曲轴的方法的流程图。请同时参看图4-图6以及图9-图15，上述图为本发明第一实施例提供的加工曲柄圆滑块组合式曲轴的方法的不同加工阶段完成后，曲轴毛坯的正视示意图。图7、图8则是该加工方法中使用的夹具的示意图。

步骤S101，采用具有完整曲轴形状的曲轴毛坯作为加工原料。

图4示出该曲轴毛坯完全未加工的状态。如图4所示，该曲轴毛坯可通过锻造、铸造等方式获得，组成组合式曲轴的三个零件的待加工的实体均在该曲轴毛坯上。该曲轴毛坯已经成型为曲轴的形式，包括第一曲柄段1’、第二曲柄段3’、双拐段2’，所述双拐段2’的两个曲柄销段的末端，分别通过第一过渡段2’-1-1、第二过渡段2’-3-1连接到第一曲柄段1’和第二曲柄3’。所述第一过渡段2’-1-1、第二过渡段2’-3-1的直径小于曲柄销段的直径。上述毛坯的外表面均为粗糙的，需要进行加工才能达到所需要的尺寸，其尺寸均为进一步加工预留了余量。

步骤S102，夹持曲轴毛坯的外周面，在其轴向的两端面加工中心孔A，以及切削曲轴两端面为平面。

夹持曲轴毛坯的夹具可以是V型的夹具,将曲轴毛坯夹持在V型部位中间即可，然后进行加工中心孔和切削平面的加工。具体夹持的外周面以第一曲柄段1’和第二曲柄段2’的外周面为宜，也不排除夹持曲柄销段的外周面。

上述在两端面加工中心孔以及切削曲轴两端面为平面的步骤，次序可以颠倒。也就是说，即可以先打中心孔后切削平面，也可以先切削平面后打中心孔。考虑到中心孔在后续需要作为定位基准，而在毛坯的表面加工中心孔，其质量会受到影响，建议先切削平面后打中心孔。切削两端面的方法可以采用现有技术中任何可以切削平面的方法，包括铣削、车削、磨、刨等，比较可能采用的是前两者。中心孔用专门的打中心孔的钻头即可，需要将中心孔打成具有合适锥度，便于与其配合的顶尖以该中心孔为基准顶持该曲轴毛坯。

加工完成后的曲轴毛坯的正面示意图见图5。

步骤S103，以两端面中心孔为基准，在曲轴毛坯轴向的两端，分别从端面向内加工一段外周面，获得位于曲轴毛坯两端并具有相同直径要求的光滑外周面B。

所谓以两端面中心孔为基准，即以与中心孔的锥度相配的顶尖顶住曲轴毛坯，这样，曲轴毛坯即获得了可靠的定位。中心孔的连线就是曲轴毛坯进一步加工的轴线。通过顶尖旋转，采用车削加工即可将曲轴毛坯从两端向内加工一段外周面。本实施例中，位于两端的外周面的直径要求相等，加工的长度也相等，这样便于生产加工，也便于与专用夹具的配合。当然，完全可以加工为不同的直径。这样，后面用到的专用夹具则需要使用两个内止口内径不同的定位块进行组合，显然不太合理，也没有必要；当然，不排除特殊情况下根据具体情况采用此种方式。本步骤的具体切削方法除了车削以外，可以采用任何现有技术下可能采用的方案，也不妨采用随着技术发展产生的新的可能的方案，总之，只要加工出这段光滑外周面即可。加工完成后的曲轴毛坯的正面示意图见图6。

步骤S104，将上述曲轴毛坯与专用夹具固定。

所述专用夹具包括一对可以通过定位结构定位夹持在曲轴毛坯两端的定位块，以及连接上述定位块的连接件。

请参看图7和图8，上述图示出定位块的结构。其中图7示定位块的正视图，图8示出该定位块的侧剖视图。

所述定位块4整体为方形板状，其一面设置有一圈内止口4-1，该内止口的内径和加工后的曲轴毛坯端部的外周面外径相配。该内止口4-1内，为一光滑的抵靠平面4-2；所述抵靠平面4-2中设置三处通孔。包括第一曲柄销定位孔4-3、中心通孔4-4、第二曲柄销定位孔4-5，三者的圆心在竖直方向形成一条直线。

所述中心通孔4-4位于该定位块4内止口4-1内的抵靠平面4-2的中心，即内止口4-1的圆心位置，并为具有内螺纹的螺纹孔。当然，该中心通孔4-4也可以设置为光孔。

所述第一曲柄销定位孔4-3、第二曲柄销定位孔4-5则位于上述中心通孔4-4的两侧，第一曲柄销定位孔4-3、第二曲柄销定位孔4-4的圆心与所述中心通孔4-4的圆心的距离等于曲轴的曲轴轴线和曲柄销轴线之间的距离。

定位块4的内止口4-1之外的位置，具体到本实施例中，是定位块4的四角，分别设置通孔4-6，上述通孔4-6可以通过长螺栓。使用一组四个长螺栓作为连接件，即可将相对的两个定位块4连接在一起。

将上述专用夹具的定位块4以内止口4-1从图6所示的曲轴毛坯两端套装在上述光滑外周面B上，将定位块4旋转到合适的位置；将圆柱段具有外螺纹的顶尖旋入所述中心通孔4-4，其锥形的顶尖尖部顶住所述曲轴毛坯的已经打好的中心孔A上，这样可以保证该定位块4的中心通孔4-4和曲轴毛坯端面上已经打出的中心孔A同轴。接着，使用长螺栓穿过上述通孔4-6，再使用螺母等连接件配合，可将两端的定位块4固定为一体。由于顶尖和中心孔的配合，以及螺栓的锁紧，使位于两端的定位块4和曲轴毛坯形成一个整体，并且，定位块4在顶尖的作用下，其中心通孔4-4与曲轴毛坯端面的中心孔位置一致，为后续曲柄销定位的精度提供保证。

所述将定位块4旋转到合适位置，即使两个定位块4的曲柄销定位孔连线通过曲轴毛坯曲柄销段的大致中心位置，具体而言，即两个定位块4的第一曲柄销定位孔4-3的孔心的连线通过第一曲柄销段2’-1的轴线，两个定位块4的第二曲柄销定位孔4-5的孔心的连线通过第二曲柄销段2’-3的轴线。当然，上述通过曲柄销段轴线只能是大致的轴线位置，因为，该曲轴仍然处于毛坯状态，外周面不光滑，其轴线很难确定，并且依赖人工肉眼定位也不可能很精确，只要大致差不多即可，因为毛坯提供了足够的加工余量，后续的加工能够确定真正的曲柄销轴线，该曲柄销轴线在理论上就是本次定位确定的。该夹具与曲轴毛坯固定完成后的情况如图9所示。该示意图中，夹具定位块部分采用了剖视图，以便看清其各个孔的位置和曲轴毛坯的关系。

步骤S105，以钻头通过所述定位块4的第一曲柄销定位孔4-3、第二曲柄销定位孔4-5，在曲轴毛坯两端面打出第一曲柄销中心孔C1、C2和第二曲柄销中心孔C3、C4。

由于上述定位块4上已经设置了曲柄销定位孔，并且两个定位块4在相同的位置上设置曲柄销定位孔，通过长螺栓的连接和中心孔的定位作用，位于两端的定位块4上，相对应的曲柄销定位孔正好相对。只要钻头通过该孔即可在曲轴毛坯的已经加工过的端面上的符合要求的位置打出曲柄销中心孔。在本实施例中，在曲轴毛坯两端面共需要打出四个曲柄销中心孔，其中C1、C2为第一曲柄销中心孔，C3、C4为第二曲柄销中心孔。加工完成后的曲轴毛坯正视图见图10。

为了具有更好的定位效果，也可以在曲柄销定位孔中加入图11所示的钻套5，这样钻头打孔的位置可以更为准确。

由于曲柄销中心孔在后续工序中作为加工曲柄销的定位基准，因此加工出的中心孔锥度需要和后续的顶尖的锥度配合，表面也需要足够光滑。

步骤S106，去除夹具。

该步骤为后续工序做准备。去除夹具后的曲轴毛坯如图12所示。

步骤S107，加工曲轴的各段外周面。

加工各段外周面的先后次序可以根据需要随意安排，具体是进行如下加工。

1、以中心孔为定位基准，一次夹持后，加工曲轴毛坯的双拐段2’的曲轴颈2’-2外周面，以及第一曲柄段1’的外周面、第二曲柄段3’的外周面。上述外周面共同组成曲轴的主轴颈外周面，这些外周面实际上确定了曲轴的轴线，上述三段外周面要求同轴，因此，必须以相同的定位基准进行加工，才能较好的保证彼此之间真正处于同一条轴线上。在本实施例中，三段外周面均以曲轴毛坯端面的中心孔为定位基准加工，并且一次装夹后加工三段外周面，使其彼此之间的同轴度获得良好的保证。

2、以所述第一曲柄销中心孔C1、C2为定位基准，以顶尖从两端夹持该曲轴毛坯后，加工第一曲柄销段2’-1各段外周面，包括曲柄销圆柱段的外周面、曲柄销前端的锥面、曲柄销与曲柄的过渡段2’-1-1的外周面。由于上述曲柄销中心孔均通过夹具确保了其与中心孔的距离，因此，可以保证加工出的曲柄销的轴线和曲轴轴线的距离符合要求。

3、同样的，以所述第二曲柄销中心孔C3、C4为定位基准，以顶尖从两端夹持该曲轴毛坯后，加工第二曲柄销各段外周面，包括曲柄销圆柱段的外周面、曲柄销前端的锥面、曲柄销与曲柄的过渡段2’-3-1外周面。

上述三次加工以三对定位孔为基准，每次分别加工具有同轴要求的各段外周面，能够确保各段的同轴度的要求。上述步骤中，每次装夹后，还应当同时加工其他一些需要以该定位基准进行加工的部分，例如，第一曲柄销2’-1与主轴颈2’-2交界位置的加工，需要在以第一曲柄销中心孔C1、C2为定位基准的时候进行加工。这些细节根据零件制造的制造要求进行安排，符合一般的工艺常识，由于具体的零件在细节上都有许多变化，在此不再详细说明。总之，每次装夹都应当通过一次装夹尽量完成所有的该定位基准下相关尺寸的加工。

本步骤完成后的曲轴毛坯如图13所示。

步骤S108，垂直于曲轴轴线分切该曲轴，将其分为曲柄段、双拐段，其中曲柄段包括所述曲柄销与曲柄的过渡段。

对于本实施例需要制造的曲轴，只需要在双拐段2’的第一曲柄销段2’-1和第二曲柄销段2’-3的锥端的端面位置进行垂直于曲轴轴线的切割，分切该曲轴即可。该步骤加工完成后，即可以获得独立零件双拐2，无需进一步加工。当然，如果该步骤完成后，双拐2的曲柄销前端锥面仍然存在不符合制造要求的部分，也可以根据需要对曲柄销的端面进行加工，如磨削等，使曲柄销端面光洁度以及曲柄销的长度符合尺寸要求。

上述切割完成后，所述曲柄段尚未加工完成，第一曲柄段1’包括第一过渡段2’-1-1、第二曲柄段3’包括第二过渡段2’-3-1，上述过渡段的外周面均已经在步骤S107进行了加工。本步骤完成后的曲轴毛坯的示意图如图14所示。

步骤S109，以每个曲柄上的过渡段外周面为基准，以该曲柄的外端面上的曲柄销中心孔为中心，在曲柄上加工与曲柄销前端锥面对应的锥孔。

如上所述，切割后的曲柄段还包括相应的过渡段，该过渡段的作用在于，为本步骤的加工提供定位基准。通过夹持该过渡段，即能够以过渡段的轴线为加工基准，进行曲柄的锥孔的加工。该加工基准对于加工曲柄上的与曲柄销前端的锥面相配的锥孔极为重要。因为对于装配为一体的完整的曲轴，曲柄上的锥孔的轴线必须和曲柄销的轴线在一条直线上，这就需要两者具有共同的加工基准。在本方法中，加工过渡段外周面的基准是曲柄销中心孔，和曲柄销前端锥面的加工采用同一个加工基准。本步骤中以过渡段外周面为基准加工所述的锥孔，则相当于间接以曲柄销中心孔为基准。当然，上述基准转换会产生两次装夹产生的偏差，以及加工出的过渡段外周面的实际轴线和所述曲柄销中心孔连线并不完全重合等加工误差造成的偏差。但是，如果直接以曲柄段外周面为定位基准进行曲柄锥孔的加工，则相当于以前述的中心孔为基准进行曲柄锥孔的加工，和曲柄销中心孔连线的关系更远，造成的偏差更大。因此，采用本加工方案显然更为合理。加工后的曲柄段如图15。

步骤S110，将曲柄段的过渡段以及轴向的多余长度切除，获得所需尺寸的曲柄。

通过该步骤，即可获得符合要求的第一曲柄1和第二曲柄3。该曲柄能够通过其锥孔和前述加工完成的双拐2的曲柄销前端锥面配合，形成完整的曲轴。加工后曲柄如图16所示。

当然，上述曲轴还需要进一步加工曲柄和双拐结合的定位孔，该定位孔为曲柄销前端锥面和曲柄锥孔的交界面位置的定位销孔，需要两个零件结合在一起后在准确的装配位置进行加工，并需要相关的夹具的配合。由于并非本发明的发明点，在此略过。

上述第一实施例中，提供了一种加工具有两段曲柄销的组合式曲轴的方法，该方法同样适用于具有多段曲柄销的曲轴的加工，由于多段曲柄销的曲轴的曲柄销也只有两个轴线，即和上述实施例中的曲柄销的轴线重合，所以其加工方案是一致的，只要以曲柄销中心孔定位加工外周面时，同时加工同轴的多个曲柄销段即可。

本发明第二实施例提供一种加工具有一段曲柄销的组合式曲轴的方法。本实施例需要加工的曲轴包括单拐和曲柄两个独立的曲轴零件。图17示出该组合式曲轴组装以后形成的完整曲轴的正视图；图18示出该组合式曲轴未组装之前处于分离状态时的状况。可以看出，该曲轴包括两个独立的零件单拐6和曲柄7。其形位关系要求与第一实施例相同。

请同时参看图19，该图为本发明第二实施例的流程图。

步骤S201，采用具有完整曲轴形状的曲轴毛坯作为加工原料。

图20示出该曲轴毛坯完全未加工的状态。该曲轴毛坯通过锻造或者铸造获得，组成组合式曲轴的两个零件的待加工的实体均在该曲轴毛坯上。该曲轴毛坯已经成型为曲轴的形式，包括单拐段6’、曲柄段7’，所述单拐段6’的曲柄销的末端，通过过渡段6’-1-1连接到曲柄段7’。所述过渡段6’-1-1的直径小于曲柄销段6’-1的直径。上述毛坯的外表面均为粗糙的，需要进行加工才能达到所需要的尺寸，其尺寸均为进一步加工预留了余量。

步骤S202，夹持曲轴毛坯的外周面，在其轴向的两端面加工中心孔D，以及切削曲轴两端面为平面。

夹持曲轴毛坯的夹具可以是V型的夹具，将曲轴毛坯夹持在V型部位中间即可，然后进行加工中心孔和切削平面的加工。

上述在两端面加工中心孔以及切削曲轴两端面为平面的步骤，次序可以颠倒。也就是说，即可以先打中心孔后切削平面，也可以先切削平面后打中心孔。考虑到中心孔在后续需要作为定位基准，而在毛坯的表面加工中心孔，其质量会受到影响，优选先切削平面后打中心孔。切削两端面的方法可以采用现有技术中任何可以切削平面的方法，包括铣削、车削、磨、刨等，当然比较可能采用采用的是前两者。中心孔用专门的打中心孔的钻头即可，需要将中心孔打成具有合适锥度，便于与其配合的顶尖以该中心孔为基准顶持该曲轴毛坯。加工后的曲轴毛坯如图21。

步骤S203，以两端面中心孔为基准，在曲轴毛坯轴向的两端，分别从端面向内加工一段外周面，获得位于曲轴毛坯两端并具有相同直径要求的光滑外周面E。

所谓以两端面中心孔为基准，即以与中心孔的锥度相配的顶尖顶住曲轴毛坯，这样，曲轴毛坯即获得了可靠的定位。中心孔的连线就是曲轴毛坯进一步加工的轴线。通过顶尖旋转，采用车削加工即可将曲轴毛坯从两端向内加工一段外周面。本实施例中，位于两端的外周面的直径要求相等，加工的长度也相等，这样便于生产加工，也便于与夹具的配合。加工后的曲轴毛坯示意图见图22.

步骤S204，将上述曲轴毛坯与专用夹具固定。

所述专用夹具包括一对可以通过定位结构定位夹持在曲轴毛坯两端的定位块，以及连接上述定位块的连接件。该定位块的结构和上述第一实施例中的定位块基本相同，只是其曲柄销定位孔只有一个。该定位块和曲轴毛坯的固定方式也和上述第一实施例一致，在此不再赘述。该定位块的正视图见图23，侧剖视图见图24。定位块和曲轴毛坯固定后的示意图见图25。

步骤S205，以钻头通过所述定位块的曲柄销定位孔，在曲轴毛坯两端面打出曲柄销中心孔。该步骤完成后的曲轴毛坯示意图见图26。

步骤S206，去除夹具。

该步骤为后续工序做准备。去除夹具后的曲轴毛坯件图27。

步骤S207，加工曲轴的各段外周面。

加工各段外周面的先后次序可以根据需要随意安排，具体是进行如下加工。

1、以中心孔为定位基准，一次夹持后，加工曲轴毛坯的单拐段6’的曲轴颈外周面，以及曲柄段7’的外周面。上述外周面共同组成曲轴的主轴颈外周面，确定了曲轴的轴线，上述两段的外周面必须以相同的定位基准进行加工，才能较好的保证彼此之间真正处于同一条轴线上。在本实施例中，两段外周面均以曲轴毛坯端面的中心孔为定位基准加工，并且一次装夹后加工两段外周面，使其彼此之间的同轴度获得良好的保证。

2、以曲轴毛坯两端面的曲柄销中心孔为定位基准，以顶尖从两端夹持该曲轴毛坯后，加工曲柄销段6’-1各段外周面，包括曲柄销圆柱段的外周面、曲柄销前端的锥面、曲柄销与曲柄的过渡段6’-1-1外周面。由于上述曲柄销中心孔均通过夹具确保了其与中心孔的距离，因此，可以保证加工出的曲柄销的轴线和曲轴轴线的距离符合要求。

加工完成后的曲轴毛坯的示意图见图28。

步骤S208，垂直于曲轴轴线分切该曲轴，将其分为曲柄段、单拐段，其中曲柄段包括曲柄销与曲柄的过渡段。

对于本实施例需要制造的曲轴，只需要在单拐6’的曲柄销6’-1的锥端的端面位置进行垂直于曲轴轴线的切割，分切该曲轴即可。该步骤加工完成后，即可以获得独立零件单拐6，无需进一步加工。当然，如果该步骤完成后，单拐6的曲柄销前端锥面仍然存在不符合制造要求的部分，也可以根据需要对曲柄销的端面进行加工，如磨削等，使曲柄销端面光洁度以及曲柄销的长度符合尺寸要求。

上述切割完成后，所述曲柄段尚未加工完成，该曲柄段包括了过渡段6’-1-1，上述过渡段的外周面已经在步骤S207进行了加工。切割完成后的曲轴如图29所示。

步骤S209，以所述过渡段外周面为基准，以该曲柄的外端面上的曲柄销中心孔为中心，在曲柄段7’上加工与曲柄销前端锥面对应的锥孔。加工完成后的曲柄段见图30。

步骤S210，将曲柄段的过渡段以及轴向的多余长度切除，获得所需尺寸的曲柄。

通过该步骤，即可获得符合要求的曲柄6。该曲柄能够通过其锥孔和前述加工完成的单拐7的曲柄销前端的锥面配合，形成完整的曲轴。加工完成后的曲柄见图31。

当然，上述曲轴还需要进一步加工曲柄和单拐结合的定位孔，该定位孔为曲柄销前端锥面和曲柄锥孔的交界面位置的定位销孔，需要两个零件结合在一起后在准确的装配位置进行加工，并需要相关的夹具的配合。由于并非本发明的发明点，在此略过。

上述提供的两个实施例采用了的加工方法，其特点是采用完整的曲轴毛坯进行组成组合曲轴各个零件的加工，这样，可以使加工的定位基准统一，不同零件上需要同轴的部分都采用相同的加工基准或者采用合理的加工基准过渡方法，前者如曲柄外周面和曲拐（双拐或者单拐）曲轴颈外周面的加工，尽管各部分处于不同的零件上，在本加工方法中均一次装夹，以同一个基准加工完成，使位于不同零件的同轴度获得保障。后者如曲柄销和曲柄锥孔的加工，通过过渡段的过渡，使两者能够获得近似的定位基准，同轴度同样可获得较好的保证。

该加工方法的另一个特点是使用专用夹具，该专用夹具使通过中心孔获得曲柄销中心孔非常方便，确保了曲轴轴线和曲柄销轴线之间距离符合工艺要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种加工曲柄圆滑块组合式曲轴的方法，其特征在于，

采用具有完整曲轴形状的曲轴毛坯作为加工原料；

夹持曲轴毛坯的外周面，在其轴向的两端面加工中心孔，以及切削曲轴两端面为平面；

以两端面中心孔为基准，在曲轴毛坯轴向的两端，分别从端面向内加工一段外周面，获得位于曲轴毛坯两端的光滑外周面；

以权利要求7所述的专用夹具的定位块以内止口从曲轴毛坯两端套装在上述光滑外周面上，将其旋转到合适的位置，并通过定位结构将两端的定位块固定为一体；所述合适位置，即两端的定位块的曲柄销定位孔连线通过曲轴毛坯曲柄销段的大致中心位置；所述定位块的内止口内径与其套装的光滑外周面的外径尺寸相配；

以钻头通过所述定位块的曲柄销定位孔，在曲轴毛坯两端面打出曲柄销中心孔；

去除夹具；

以中心孔为定位基准，加工曲轴毛坯的主轴颈外周面、曲柄外周面；以及以所述曲柄销中心孔为定位基准，加工曲柄销各段外周面，包括曲柄销圆柱段的外周面、曲柄销前端的锥面、曲柄销与曲柄的过渡段外周面；

垂直于曲轴轴线分切该曲轴，将其分为曲柄段、曲拐段，其中曲柄段包括曲柄销与曲柄的过渡段；

以所述过渡段外周面为基准，以该曲柄的外端面上的曲柄销中心孔为中心，在曲柄上加工与曲柄销前端锥面对应的锥孔；

将曲柄段的过渡段以及轴向的多余长度切除，获得所需尺寸的曲柄。

2.根据权利要求1所述的加工曲柄圆滑块组合式曲轴的方法，其特征在于，所述专用夹具的定位块具有与曲轴端面的中心孔对应的中心通孔，该中心通孔的圆心即为定位块内止口的圆心；将夹具旋转到合适的位置，并使用定位结构将两端的定位块固定为一体后，使用顶尖，从两端通过该中心通孔，顶住位于曲轴毛坯两端面上的中心孔；该中心通孔为光孔，则顶尖的圆柱面的外径和所述中心通孔的内径配合，该中心通孔为螺纹孔，则顶尖的圆柱面为与其配合的螺纹段，顶尖以螺纹配合的旋入方式通过该中心通孔；顶尖顶住中心孔后，进行所述打出两组曲柄销中心孔的步骤。

3.根据权利要求1或者2所述的加工曲柄圆滑块组合式曲轴的方法，其特征在于，所述以两端面中心孔为基准，在曲轴毛坯轴向的两端，分别从端面向内加工一段外周面，获得位于曲轴毛坯两端的光滑外周面的步骤中，所述两端的光滑外周面为具有相同直径要求和公差要求的外周面。

4.根据权利要求1或者2所述的加工曲柄圆滑块组合式曲轴的方法，其特征在于，所述专用夹具上的定位结构为位于定位块四角的通孔，所述通过定位结构将两端的定位块固定为一体，具体是以穿过上述通孔的长螺栓将位于两端的两个定位块固定为一体。

5.根据权利要求1或者2所述的加工曲柄圆滑块组合式曲轴的方法，其特征在于，所述曲轴为具有两段或者两段以上曲柄销的曲轴；所述夹专用具的定位块的曲柄销定位孔为两个，并且其中心连线通过其内止口圆心。

6.根据权利要求1或者2所述的加工曲柄圆滑块组合式曲轴的方法，其特征在于，所述曲轴为具有一段曲柄销的曲轴；所述专用夹具的曲柄销定位孔为一个。

7.一种加工曲柄圆滑块组合式曲轴的专用夹具，其特征在于，该专用夹具包括两个可通过定位结构定位夹持在曲轴毛坯两端的一对定位块，所述定位块整体为板状，其一面设置有一圈内止口，该内止口的内径和加工后的曲轴毛坯某一端的外周面外径相配，该内止口内为一光滑的抵靠平面；所述抵靠平面至少设置有一处通孔，该通孔为曲柄销定位孔，其圆心距离所述内止口的圆心的距离等于待加工曲轴的曲轴轴线和曲柄销轴线之间的距离；定位块的内止口之外的位置，设置有能够将相对的两个定位块连接在一起的定位结构；该专用夹具还包括将两个定位块连接在一起的连接件。

8.根据权利要求7所述的加工曲柄圆滑块组合式曲轴的夹具，其特征在于，该定位块内止口内的抵靠平面的中心，即内止口的圆心位置设置有一处通孔，该通孔称为中心通孔；所述的中心通孔为光孔或者螺纹孔。

9.根据权利要求7所述的加工曲柄圆滑块组合式曲轴的夹具，其特征在于，所述抵靠平面上设置有两处曲柄销定位孔，分别位于内止口圆心的两侧。

10.根据权利要求7所述的加工曲柄圆滑块组合式曲轴的夹具，其特征在于，所述定位块的横截面为方形，所述定位结构为设置在四角的通孔或者螺纹孔；通过长螺栓能够将分别与曲轴毛坯两端面配合的定位块相互定位夹持为一体。

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