CN104551800A - 一种用于曲轴连杆颈加工的车床夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，包括第一夹具体和第二夹具体，第一夹具体上设置配重块、夹紧机构和分度机构，第二夹具体上设置配重块、夹紧机构和轴向定位机构，每个夹紧机构均包括曲轴主轴颈支撑以及压爪，分度机构包括分度盘、实现分度盘相对第一夹具体转动位置锁定和解除锁定的机构以及实现曲轴与分度盘周向上相对定位的机构，曲轴与分度盘周向上相对定位且曲轴主轴颈被压在曲轴主轴颈支撑上时，曲轴主轴颈中心线与分度盘旋转轴线重合，轴向定位机构对曲轴施加朝向第一夹具体的顶紧力，分度机构最小分度满足：在分度盘的转动下，曲轴全部相位连杆颈分别转到与车床主轴处于同一直线上并在这些位置锁定分度盘的要求。
Description
技术领域
本发明属于曲轴加工技术领域，具体涉及一种用于曲轴连杆颈加工的车床夹具。
背景技术
曲轴是发动机中承受冲击载荷、传递动力的重要零件，故曲轴材质的选择，加工技术、精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求都十分严格，在日趋激烈的机械加工行业中，既要提高加工精度又要降低成本是我们不得不面对的问题，因此要研制出符合市场需求和发展方向的加工设备，要根据要求选择合适的毛坯，选择合理的加工设备及刀具、专用夹具、量具及测量方法，在加工工艺中，零件加工要设计合理的专用夹具。伴随着曲轴加工工艺的发展，加工方法不断改进，所以设计合理的曲轴夹具，不但可以提高加工精度，还可以提高生产效率，从而降低生产的成本，以期提高产品的竞争力。
传统曲轴加工连杆颈时多用手动偏心夹具，这种机构费时费力，工人劳动强度大，夹紧力小，加工质量不稳，尺寸一致性差且存在较大的安全隐患，靠人工进行轴向、角向定位及夹紧工件，完全凭工人的经验调整锁紧力，且经常出现工件偏移、变形，需要反复松夹调整若干次后才能完成，并且需要留较大的余量，由磨床磨削来保证所要求的精度，生产效率低下，难以实现自动化生产。所以传统曲轴加工设备及工艺制约了我国工业生产中高新、精密产品的发展。
当前工业发展十分迅速，随着各种新材料、新技术、新工艺的发展，追求效率、精度的用户越来越多，曲轴作为发动机部件中最重要的零件之一，它的加工精度、效率显得尤为重要，曲轴由于受到成本、效益的制约，在设计、材料和加工方面都经历了相当大的演变，随着人们对注重环保、性能、降低制造成本要求的增高，这种演变过程还将会继续。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，通过它可以提高加工精度，提高生产效率，降低生产成本。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，包括分别固定安装于双主轴车床两主轴的第一夹具体和第二夹具体，
第一夹具体上设置配重块、夹紧机构和分度机构，第二夹具体上设置配重块、夹紧机构和轴向定位机构，
每个夹紧机构均包括用于支撑曲轴主轴颈的曲轴主轴颈支撑以及将曲轴主轴颈压在曲轴主轴颈支撑上的压爪，
分度机构包括相对第一夹具体转动设置的分度盘、实现分度盘相对第一夹具体转动位置锁定和解除锁定的机构以及实现曲轴与分度盘周向上相对定位的机构，分度盘旋转轴线与车床主轴轴线平行且两者的垂直距离等于曲轴主轴颈中心线与曲轴连杆颈中心线的垂直距离，曲轴与分度盘周向上相对定位且曲轴主轴颈被压在曲轴主轴颈支撑上时，曲轴主轴颈中心线与分度盘旋转轴线重合，
轴向定位机构对曲轴施加朝向第一夹具体的顶紧力，
分度机构最小分度满足：在分度盘的转动下，曲轴全部相位连杆颈分别转到与车床主轴处于同一直线上并在这些位置锁定分度盘的要求。
上述用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，曲轴主轴颈支撑包括半瓦和半瓦固定座，半瓦具有与曲轴主轴颈周面吻合的内周面以接纳曲轴主轴颈，半瓦固定座固定于第一夹具体上。
上述用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，每个夹紧机构包括两个压爪，每个压爪与平行于车床主轴设置的压爪驱动轴固定，压爪驱动轴转动设置于相应夹具体上，驱动缸经由增力机构为压爪驱动轴提供扭矩以实现压爪远离和靠近曲轴主轴颈支撑，压爪靠近曲轴主轴颈支撑时将曲轴主轴颈压在曲轴主轴颈支撑上，
每个夹紧机构的两压爪对曲轴主轴颈施力的合力与车床主轴带动曲轴旋转时曲轴所受离心力处于同一直线上。
上述用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，分度盘转动设置于分度盘轴上，分度盘轴与第一夹具体相对固定，或者，分度盘与分度盘轴相对固定，分度盘轴转动设置于第一夹具体上，或者，分度盘转动设置于分度盘轴上，分度盘轴转动设置于第一夹具体上。
上述用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，实现分度盘相对第一夹具体转动位置锁定和解除锁定的机构包括分度销以及分度销直线运动驱动机构，分度销与分度盘靠近接触配合实现分度盘转动位置锁定。
上述用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，实现曲轴与分度盘周向上相对定位的机构包括与分度盘相对固定设置的定位件以及固定装设于曲轴主轴颈上的定位件，两定位件上分别设置限位槽和与限位槽配合的限位销，限位槽和限位销的配合实现两定位件周向上相对定位。
上述用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，轴向定位机构包括沿车床主轴方向伸缩的伸缩机构，伸缩机构具有顶压曲轴轴端的顶压部。
上述用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，伸缩机构包括平行车床主轴设置的液压缸，液压缸的缸体固定于第二夹具体上，顶压部为液压缸活塞杆端部或者固定于液压缸活塞杆端部的顶压块。
上述用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，配重块与第一夹具体共同围成沿车床主轴方向延伸的筒形体，筒形体具有中空腔且开口朝向第二夹具体，曲轴主轴颈支撑固定于筒形体开口端端面上，供曲轴主轴颈通过以进入中空腔的缺口开设于筒形体开口端，缺口与曲轴主轴颈支撑相对布置，压爪位于缺口与曲轴主轴颈支撑之间；
配重块与第二夹具体共同围成沿车床主轴方向延伸的筒形体，筒形体具有中空腔且开口朝向第一夹具体，曲轴主轴颈支撑固定于筒形体开口端端面上，供曲轴主轴颈通过以进入中空腔的缺口开设于筒形体开口端，缺口与曲轴主轴颈支撑相对布置，压爪位于缺口与曲轴主轴颈支撑之间。
上述用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，分度机构最小分度为30°、60°、90°、120°、150°或180°。
曲轴与分度盘周向上相对定位且曲轴主轴颈压在曲轴主轴颈支撑上时，曲轴主轴颈中心线与分度盘旋转轴线重合，分度盘旋转轴线与车床主轴轴线平行且两者的垂直距离等于曲轴主轴颈中心线与曲轴连杆颈中心线的垂直距离，加工一相位曲轴连杆颈时，转动分度盘直至该曲轴连杆颈与车床主轴处于同一直线上锁定分度盘，轴向定位机构对曲轴施加顶紧力，实现曲轴的轴向定位，压爪将曲轴主轴颈压在曲轴主轴颈支撑上，实现曲轴的夹紧定位，然后即可对该曲轴连杆颈加工。当加工另一相位的曲轴连杆颈时，分度盘解除锁定并旋转直至曲轴连杆颈与车床主轴处于同一直线上，锁定分度盘，然后实现曲轴轴向定位和夹紧定位，即可加工。
本发明与传统夹具相比，只需改变分度位置，然后轴向定位和夹紧定位后，即可实现不同相位曲轴连杆颈加工，降低了操作工人的劳动强度，缩短了工件装卸时间。该夹具可完成所有曲轴连杆颈加工，偏心距、相位角、圆度及尺寸精度较高，可实现以车代磨（粗磨）工序，提高了曲轴的加工精度。该夹具的研制大大降低了劳动强度和设备成本、缩短了辅助时间、有效提高了曲轴的加工精度。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步详细的说明：
图1为夹具在车床上的安装图。
图2为曲轴装夹示意图。
图3为安装于车床一主轴上的夹具部分。
图4为安装于车床另一主轴上的夹具部分。
图5为分度机构的示意图。
图6为图5的右视图。
图7为轴向定位机构的示意图。
图中：1第一夹具体,2半瓦固定座,3半瓦,4压爪,5配重块,6定位件,7定位件, 10分度盘,11分度销直线运动驱动机构, 13分度销,15第二夹具体,16压爪,17配重块,18半瓦, 20曲轴,21顶压块,22液压缸, 25活塞杆。
具体实施方式
如图1至图7所示，用于曲轴20连杆颈加工的车床夹具包括分别固定安装于双主轴车床两主轴的第一夹具体1和第二夹具体15。
第一夹具体上设置配重块5、夹紧机构和分度机构，第二夹具体上设置配重块17、夹紧机构和轴向定位机构。配重块起到平衡夹具体和工件偏心重量的作用。
每个夹紧机构均包括用于支撑曲轴主轴颈的曲轴主轴颈支撑以及将曲轴主轴颈压在曲轴主轴颈支撑上的压爪（4和16）。
分度机构包括相对第一夹具体转动设置的分度盘10、实现分度盘相对第一夹具体转动位置锁定和解除锁定的机构以及实现曲轴与分度盘周向上相对定位的机构。分度盘旋转轴线与车床主轴轴线平行且两者的垂直距离等于曲轴主轴颈中心线与曲轴连杆颈中心线的垂直距离，曲轴与分度盘周向上相对定位且曲轴主轴颈被压在曲轴主轴颈支撑上时，曲轴主轴颈中心线与分度盘旋转轴线重合。加工一相位曲轴连杆颈时，转动分度盘直至该曲轴连杆颈与车床主轴处于同一直线上锁定分度盘，轴向定位机构对曲轴施加顶紧力，实现曲轴的轴向定位，压爪将曲轴主轴颈压在曲轴主轴颈支撑上，实现曲轴的夹紧定位，然后即可对该曲轴连杆颈加工。当加工另一相位的曲轴连杆颈时，分度盘解除锁定并旋转直至曲轴连杆颈与车床主轴处于同一直线上，锁定分度盘，然后实现曲轴轴向定位和夹紧定位，即可加工。
轴向定位机构对曲轴施加朝向第一夹具体的顶紧力。
分度机构最小分度满足：在分度盘的转动下，曲轴全部相位连杆颈分别转到与车床主轴处于同一直线上并在这些位置锁定分度盘的要求。分度机构最小分度为30°或者30°的整数倍，例如60°、90°、120°、150°或180°，这需要根据曲轴上具有多少个相位曲轴连杆颈确定。
曲轴主轴颈支撑包括半瓦（3和18）和半瓦固定座2，半瓦具有与曲轴主轴颈周面吻合的内周面以接纳曲轴主轴颈，半瓦固定座固定于第一夹具体上。适当调整半瓦厚度，起到微调偏心距的作用。
每个夹紧机构包括两个压爪，每个压爪与平行于车床主轴设置的压爪驱动轴固定，压爪驱动轴转动设置于相应夹具体上，驱动缸经由增力机构为压爪驱动轴提供扭矩以实现压爪远离和靠近曲轴主轴颈支撑，压爪靠近曲轴主轴颈支撑时将曲轴主轴颈压在曲轴主轴颈支撑上。每个夹紧机构的两压爪对曲轴主轴颈施力的合力与车床主轴带动曲轴旋转时曲轴所受离心力处于同一直线上
分度盘转动设置于分度盘轴上，分度盘轴与第一夹具体相对固定，或者，分度盘与分度盘轴相对固定，分度盘轴转动设置于第一夹具体上，或者，分度盘转动设置于分度盘轴上，分度盘轴转动设置于第一夹具体上。
实现分度盘相对第一夹具体转动位置锁定和解除锁定的机构包括分度销13以及分度销直线运动驱动机构11，分度销与分度盘靠近接触配合实现分度盘转动位置锁定。图5和图6中，分度销直线运动驱动机构为驱动缸，分度销装设于驱动缸的活塞杆上或者分度销为活塞杆的一部分。
实现曲轴与分度盘周向上相对定位的机构包括与分度盘相对固定设置的定位件7以及固定装设于曲轴主轴颈上的定位件6，两定位件上分别设置限位槽和与限位槽配合的限位销，限位槽和限位销的配合实现两定位件周向上相对定位。
轴向定位机构包括沿车床主轴方向伸缩的伸缩机构，伸缩机构具有顶压曲轴轴端的顶压部。如图7所示，伸缩机构包括平行车床主轴设置的液压缸22，液压缸的缸体固定于第二夹具体上，顶压部为液压缸活塞杆25端部或者固定于液压缸活塞杆端部的顶压块21。
配重块与第一夹具体共同围成沿车床主轴方向延伸的筒形体，筒形体具有中空腔且开口朝向第二夹具体，曲轴主轴颈支撑固定于筒形体开口端端面上，供曲轴主轴颈通过以进入中空腔的缺口开设于筒形体开口端，缺口与曲轴主轴颈支撑相对布置，压爪位于缺口与曲轴主轴颈支撑之间；
配重块与第二夹具体共同围成沿车床主轴方向延伸的筒形体，筒形体具有中空腔且开口朝向第一夹具体，曲轴主轴颈支撑固定于筒形体开口端端面上，供曲轴主轴颈通过以进入中空腔的缺口开设于筒形体开口端，缺口与曲轴主轴颈支撑相对布置，压爪位于缺口与曲轴主轴颈支撑之间。
分度机构和轴向定位机构位于中空腔。
本发明降低设备成本30%-40%，提高生产效率2-3倍。总之，本发明的研制大大降低了劳动强度和设备成本、缩短了辅助时间、有效提高了曲轴的加工精度，特别适合三缸、四缸及六缸曲轴的批量加工和生产线自动化加工。
Claims (10)
1.一种用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，其特征在于：包括分别固定安装于双主轴车床两主轴的第一夹具体和第二夹具体，
第一夹具体上设置配重块、夹紧机构和分度机构，第二夹具体上设置配重块、夹紧机构和轴向定位机构，
每个夹紧机构均包括用于支撑曲轴主轴颈的曲轴主轴颈支撑以及将曲轴主轴颈压在曲轴主轴颈支撑上的压爪，
分度机构包括相对第一夹具体转动设置的分度盘、实现分度盘相对第一夹具体转动位置锁定和解除锁定的机构以及实现曲轴与分度盘周向上相对定位的机构，分度盘旋转轴线与车床主轴轴线平行且两者的垂直距离等于曲轴主轴颈中心线与曲轴连杆颈中心线的垂直距离，曲轴与分度盘周向上相对定位且曲轴主轴颈被压在曲轴主轴颈支撑上时，曲轴主轴颈中心线与分度盘旋转轴线重合，
轴向定位机构对曲轴施加朝向第一夹具体的顶紧力，
分度机构最小分度满足：在分度盘的转动下，曲轴全部相位连杆颈分别转到与车床主轴处于同一直线上并在这些位置锁定分度盘的要求。
2.根据权利要求1所述的用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，其特征在于：曲轴主轴颈支撑包括半瓦和半瓦固定座，半瓦具有与曲轴主轴颈周面吻合的内周面以接纳曲轴主轴颈，半瓦固定座固定于第一夹具体上。
3.根据权利要求1或2所述的用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，其特征在于：每个夹紧机构包括两个压爪，每个压爪与平行于车床主轴设置的压爪驱动轴固定，压爪驱动轴转动设置于相应夹具体上，驱动缸经由增力机构为压爪驱动轴提供扭矩以实现压爪远离和靠近曲轴主轴颈支撑，压爪靠近曲轴主轴颈支撑时将曲轴主轴颈压在曲轴主轴颈支撑上，
每个夹紧机构的两压爪对曲轴主轴颈施力的合力与车床主轴带动曲轴旋转时曲轴所受离心力处于同一直线上。
4.根据权利要求1所述的用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，其特征在于：分度盘转动设置于分度盘轴上，分度盘轴与第一夹具体相对固定，或者，分度盘与分度盘轴相对固定，分度盘轴转动设置于第一夹具体上，或者，分度盘转动设置于分度盘轴上，分度盘轴转动设置于第一夹具体上。
5.根据权利要求1或4所述的用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，其特征在于：实现分度盘相对第一夹具体转动位置锁定和解除锁定的机构包括分度销以及分度销直线运动驱动机构，分度销与分度盘靠近接触配合实现分度盘转动位置锁定。
6.根据权利要求1所述的用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，其特征在于：实现曲轴与分度盘周向上相对定位的机构包括与分度盘相对固定设置的定位件以及固定装设于曲轴主轴颈上的定位件，两定位件上分别设置限位槽和与限位槽配合的限位销，限位槽和限位销的配合实现两定位件周向上相对定位。
7.根据权利要求1所述的用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，其特征在于：轴向定位机构包括沿车床主轴方向伸缩的伸缩机构，伸缩机构具有顶压曲轴轴端的顶压部。
8.根据权利要求8所述的用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，其特征在于：伸缩机构包括平行车床主轴设置的液压缸，液压缸的缸体固定于第二夹具体上，顶压部为液压缸活塞杆端部或者固定于液压缸活塞杆端部的顶压块。
9.根据权利要求1所述的用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，其特征在于：配重块与第一夹具体共同围成沿车床主轴方向延伸的筒形体，筒形体具有中空腔且开口朝向第二夹具体，曲轴主轴颈支撑固定于筒形体开口端端面上，供曲轴主轴颈通过以进入中空腔的缺口开设于筒形体开口端，缺口与曲轴主轴颈支撑相对布置，压爪位于缺口与曲轴主轴颈支撑之间；
配重块与第二夹具体共同围成沿车床主轴方向延伸的筒形体，筒形体具有中空腔且开口朝向第一夹具体，曲轴主轴颈支撑固定于筒形体开口端端面上，供曲轴主轴颈通过以进入中空腔的缺口开设于筒形体开口端，缺口与曲轴主轴颈支撑相对布置，压爪位于缺口与曲轴主轴颈支撑之间。
10.根据权利要求1所述的用于曲轴连杆颈加工的车床夹具，其特征在于：分度机构最小分度为30°、60°、90°、120°、150°或180°。
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