CN105014434B - V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及柴油机机体机械加工领域，提出一种V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装及加工方法。提出的一种V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装装具有横截面为直角三角形的夹具体（11）；夹具体（11）的斜面上设置有斜向定位装置（Z1）和垂向定位装置（Z2）；加工工装还包括有两套曲轴孔自定心装置（Z5），两套曲轴孔自定心装置（Z5）分别放置在所对应的垂向定位装置（Z2）上；加工工装还设置有压紧装置（Z4）；压紧装置（Z4）为设置在夹具体（11）斜面上的多套；夹具体（11）斜面长度方向的两端分别设置有纵向定位装置（Z3）。本发明可以用于全系列柴油机不同缸数的所有机体缸套孔加工，减少了工装设计制造费用。

Description

V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装及加工方法

技术领域

本发明涉及柴油机机体机械加工领域，具体地涉及一种V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装及加工方法。

背景技术

缸套孔是柴油机机体上重要孔系，用于安装气缸套，技术要求很高。缸套孔的设计基准是曲轴孔，在柴油机工作中，缸套孔对曲轴孔有直接的几何精度和相互位置精度要求，而对机体底面无较高技术要求。

缸套孔传统加工方法是以机体底面作为第一定位基准，以底面上两个定位销孔分别作为第二、第三定位基准（即“一面两销”定位方式）进行定位装夹，然后进行加工。

用这种定位方式加工缸套孔存在如下弊端：首先，加工工艺基准与设计装配基准不统一，不利于提高缸套孔加工精度，实际生产中也常常因工艺基准制造误差因素造成零件报废；其次，对机体底面及定位销孔加工技术要求的收紧也不利于提高零件的加工效率；另外，按柴油机气缸排列不同机体分直列型和V型两种，对V型机体以“一面两销”定位方式装夹，其缸套孔中心线与垂线呈一定夹角，所以很难用立式或卧式机床加工，而需配备专用机床。

随着技术发展，后来出现了以曲轴孔为主定位基准加工缸套孔的工艺技术。例如专利号为CN 87 2 03995 U的实用新型“曲轴孔主定位加工气缸孔夹具”，所提出的工艺技术就能实现加工工艺基准与设计装配基准的统一。但是，其涉及的工艺装备庞大、复杂，所采用的设备属于专用机床，且该技术仅适用于加工直列型机体缸套孔。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提出的一种V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装及加工方法。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

一种V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装，所述的加工工装具有夹具体，所述夹具体具有底板和设置在底板上的倒V型框架，所述的倒V型框架具有一立面和一斜面；所述的立面垂直于所述的底板设置；所述斜面与底板之间通过立板连接为一体构成横截面为直角三角形的夹具体，且所述立板的外壁面作为夹具找正基准面；所述夹具体的斜面上设置有用以柴油机机体斜向定位的斜向定位装置；所述的斜向定位装置具有上下设置的两组等高块，两组所述等高块的顶面在同一平面上；每组所述的等高块为沿斜面长度方向设置的多块；工作时柴油机机体底面贴合于两组所述等高块顶面所形成的平面上，实现柴油机机体的斜向定位，限制工件三个自由度；所述夹具体的斜面上设置有用以对柴油机机体进行垂向定位的垂向定位装置；所述的垂向定位装置为位于两组等高块之间的两套，两套所述的垂向定位装置分别位于夹具体斜面的两端，并对应位于柴油机机体两端的缸套孔设置；所述的加工工装还包括有曲轴孔自定心装置，所述的曲轴孔自定心装置为对称设置的两套，两套所述曲轴孔自定心装置分别放置在所对应的垂向定位装置上，与所述的垂向定位装置共同实现柴油机机体的垂向定位；所述的加工工装还设置有用以对柴油机机体进行压紧的压紧装置；所述的压紧装置为设置在所述夹具体斜面上的多套，多套所述的压紧装置沿夹具体斜面的长度方向设置；每套所述的压紧装置为上下设置的两个，每套两个所述的压紧装置分别位于柴油机机体的两侧；所述夹具体斜面长度方向的两端分别设置有用以对柴油机机体进行纵向限位的纵向定位装置；所述的纵向定位装置包括有定位块、顶紧座和顶紧螺钉；两套纵向定位装置的定位块位于夹具体斜面的一条对角线上；两套纵向定位装置的所述顶紧座和顶紧螺钉位于夹具体斜面的另一条对角线上，所述的纵向定位装置限制工件一个自由度。

所述的垂向定位装置包括有支座和垫块；所述支座安装于夹具体的斜面上，所述垫块安装在支座上，所述垫块的顶面为水平面；工件安装定位后所述两个垫块上平面分别与两个曲轴孔自定心装置接触实现工件垂向定位，限制工件两个自由度。

所述的压紧装置包括有压板、螺栓、螺母和顶杆；所述的压板平行于夹具体的斜面设置；所述螺栓、顶杆的下端通过螺纹连接安装在夹具体斜面上，所述螺栓的上端穿过压板，由螺母紧固；所述顶杆的上端支撑在所述压板的下端面上，工作时将压板头部移进柴油机机体压紧部位，旋紧螺母，螺母给压板以作用力从而起到压紧作用。

所述定位块为“L”形结构，所述定位块通过其一直角面与夹具体固定，另一直角面为工作面，用于柴油机机体的纵向定位。

所述顶紧座为一圆柱体，一端通过螺纹安装在夹具体上，另一端削扁，中心为一垂直相交于顶紧座轴心的螺孔；所述顶紧螺钉通过顶紧座轴心的螺孔安装于顶紧座上，旋转螺钉，螺钉将轴向运动。

所述曲轴孔自定心装置包括有涨心、涨套、螺杆、前端盖、后端盖和圆柱销；所述涨心为两端为圆锥面的圆柱体；所述涨套为圆环状，其内径面为与涨心两端的圆锥面配合的内圆锥面；所述的涨套为对应设置的两个，两个所述的涨套分别套置在涨心两端的圆锥面上；所述的前端盖、后端盖设置在涨心的两端，并通过螺杆与所述的涨心螺纹连接。

所述涨心的中心具有用以螺杆穿过的光孔。

所述的涨套上具有沿圆周分布的若干个轴向开口槽。

所述后端盖的中心具有与所述的螺杆配合的螺纹孔。

所述前端盖的中心具有台阶通孔。

利用V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装进行加工的方法，其具体步骤如下：

1）以夹具找正基准面找正后将夹具安装在机床回转工作台上，使夹具找正基准面与机床主轴中心垂直；

2）以夹具所述垂向定位装置的垫块上平面为基准找正Y方向编程零点；

3）再以夹具上纵向定位装置所述定位块的工作面找正X方向编程零点；两套纵向定位装置的定位块需分别找正，取得两个数值；

4）将两个曲轴孔自定心装置分别从机体两端穿入曲轴孔中，至曲轴孔自定心装置各跨曲轴孔两档时缓慢旋紧螺杆直至曲轴孔自定心装置涨紧在机体曲轴孔内；

5）在夹具所述垂向定位装置的垫块上平面上涂抹机油后，将柴油机机体的底面朝向夹具斜面方向吊装到夹具上，使两个曲轴孔自定心装置涨心外圆柱面分别落在夹具两端的垫块上平面上；

6）安装压紧装置的压板、螺栓、螺母和顶杆，对柴油机机体进行预压紧，使柴油机机体底面与夹具的等高块相贴合；旋转夹具右端的顶紧螺钉使机体输出端面与夹具左端定位块贴合；压紧所有压板将柴油机机体紧固；

用0.02mm塞尺检查工件底面与等高块、机体输出端面与定位块、曲轴孔自定心装置与垫块上平面处贴合情况，若塞尺能塞入则将工件松开后重新调整并压紧工件，直到各接触面处塞尺不能塞入为止，然后以曲轴孔自定心装置涨心外圆柱面找正Z方向编程零点；找正时分别找正两个曲轴孔自定心装置，若两个数值不一致则微调机床回转工作台回转角度，直至数值一致；最后，依次加工柴油机机体该列的所有缸套孔；

7）该列缸套孔加工完成后拆卸工件，将柴油机机体调头安装到夹具上，重复以上步骤完成机体另一列缸套孔的加工，不同的是在对工件纵向进行定位时要旋转夹具左端顶紧螺钉使机体输出端面与夹具右端定位块贴合。

本发明提出的一种V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装及加工方法，采用上述技术方案，通过在所述的夹具体上增减垂向定位装置与压紧装置的数量，并相应调整纵向顶紧机构的顶紧座和顶紧螺钉位置，即可以用于全系列柴油机不同缸数的所有机体缸套孔加工，减少了工装设计制造费用。

附图说明

图1为本发明夹具和工件的立体示意图；

图2为本发明夹具主视图；

图3为本发明夹具左视图；

图4为曲轴孔自定心装置轴向剖视图；

图5为曲轴孔自定心装置穿入后机体纵向剖视图；

图6为机体安装后夹具主视图；

图7为机体安装后夹具左视图；

图8为加工全系列柴油机机体缸套孔夹具主视图。

图中：1、定位块，2、压板，3、螺栓，4、螺母，5、顶杆，6、等高块，7、支座，8、垫块，9、顶紧座，10、顶紧螺钉，11、夹具体，12、螺杆，13、前端盖，14、涨套，15、涨心，16、后端盖，17、圆柱销，18、柴油机机体，19、机床回转工作台，20、机床主轴，Z1、斜向定位装置，Z2、垂向定位装置，Z3、纵向定位装置，Z4、压紧装置，Z5、曲轴孔自定心装置，T1、夹具找正基准面，T2、机体输出端面，T3、垫块上平面。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图7所示，一种V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装，所述的加工工装具有夹具体11，所述夹具体11具有底板和设置在底板上的倒V型框架，所述的倒V型框架具有一立面和一斜面；所述的立面垂直于所述的底板设置；所述斜面与底板之间通过立板连接为一体构成横截面为直角三角形的夹具体，且所述立板的外壁面作为夹具找正基准面；所述夹具体11的斜面上设置有用以柴油机机体斜向定位的斜向定位装置Z1；所述的斜向定位装置Z1具有上下设置的两组等高块6，两组所述等高块6的顶面在同一平面上；每组所述的等高块6为沿斜面长度方向设置的多块；工作时柴油机机体底面贴合于两组所述等高块顶面所形成的平面上，实现柴油机机体的斜向定位，限制工件三个自由度，即柴油机机体沿前后方向（Z方向）的移动和沿垂直方向(Y方向) 、左右方向（X方向）的旋转；所述夹具体11的斜面上设置有用以对柴油机机体进行垂向定位的垂向定位装置Z2；所述的垂向定位装置Z2为位于两组等高块6之间的两套，两套所述的垂向定位装置Z2分别位于夹具体11斜面的两端，并对应位于柴油机机体两端的缸套孔设置；所述的加工工装还包括有曲轴孔自定心装置Z5，所述的曲轴孔自定心装置Z5为对称设置的两套，两套所述曲轴孔自定心装置Z5分别放置在所对应的垂向定位装置Z2上，与所述的垂向定位装置Z2共同实现柴油机机体的垂向定位；所述的加工工装还设置有用以对柴油机机体进行压紧的压紧装置Z4；所述的压紧装置Z4为设置在所述夹具体11斜面上的多套，多套所述的压紧装置Z4沿夹具体斜面的长度方向设置；每套所述的压紧装置Z4为上下设置的两个，每套两个所述的压紧装置Z4分别位于柴油机机体的两侧；所述夹具体11斜面长度方向的两端分别设置有用以对柴油机机体进行纵向限位的纵向定位装置Z3；所述的纵向定位装置Z3包括有定位块1、顶紧座9和顶紧螺钉10；两套纵向定位装置的定位块1位于夹具体斜面的一条对角线上；两套纵向定位装置的所述顶紧座9和顶紧螺钉10位于夹具体斜面的另一条对角线上，所述的纵向定位装置Z3限制工件一个自由度，即柴油机机体沿左右方向(X方向)的移动。

所述的垂向定位装置Z2包括有支座7和垫块8；所述支座7安装于夹具体11的斜面上，所述垫块8安装在支座7上，所述垫块8的顶面为水平面；工件安装定位后所述两个垫块上平面分别与两个曲轴孔自定心装置接触实现工件垂向定位，限制工件两个自由度，即柴油机机体沿垂直方向(Y方向)的移动和沿前后方向（Z方向）旋转。

所述的压紧装置Z4包括有压板2、螺栓3、螺母4和顶杆5；所述的压板2平行于夹具体11的斜面设置；所述螺栓3、顶杆5的下端通过螺纹连接安装在夹具体11斜面上，所述螺栓3的上端穿过压板2，由螺母4紧固；所述顶杆5的上端支撑在所述压板2的下端面上，工作时将压板2头部移进柴油机机体压紧部位，旋紧螺母，螺母给压板以作用力从而起到压紧作用。

所述定位块1为“L”形结构，所述定位块1通过其一直角面与夹具体固定，另一直角面为工作面，用于柴油机机体的纵向定位。

所述顶紧座9为一圆柱体，一端通过螺纹安装在夹具体11上，另一端削扁，中心为一垂直相交于顶紧座轴心的螺孔；所述顶紧螺钉10通过顶紧座轴心的螺孔安装于顶紧座上，旋转螺钉，螺钉将轴向运动。

所述曲轴孔自定心装置Z5包括有涨心15、涨套14、螺杆12、前端盖13、后端盖16和圆柱销17；所述涨心15为两端为圆锥面的圆柱体；所述涨套14为圆环状，其内径面为与涨心15两端的圆锥面配合的内圆锥面；所述的涨套14为对应设置的两个，两个所述的涨套14分别套置在涨心15两端的圆锥面上；所述的前端盖13、后端盖16设置在涨心15的两端，并通过螺杆12与所述的涨心15螺纹连接。

所述涨心15的中心具有用以螺杆穿过的光孔。

所述的涨套14上具有沿圆周分布的若干个轴向开口槽。

所述后端盖16的中心具有与所述的螺杆配合的螺纹孔。

所述前端盖13的中心具有台阶通孔。

利用V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装进行加工的方法，其具体步骤如下：

1）以夹具找正基准面找正后将夹具安装在机床回转工作台19上，使夹具找正基准面与机床主轴中心垂直；夹具体的底面与机床回转工作台19接触，其斜面与其底面呈一定角度，此角度按柴油机机体两列缸套孔夹角确定，角度值为V型柴油机机体两缸套孔夹角的一半；

2）以夹具所述垂向定位装置Z2的垫块8上平面为基准找正Y方向编程零点；

3）再以夹具上纵向定位装置Z3所述定位块1的工作面找正X方向编程零点；两套纵向定位装置的定位块需分别找正，取得两个数值；

4）将两个曲轴孔自定心装置Z5分别从机体两端穿入曲轴孔中，至曲轴孔自定心装置各跨曲轴孔两档时缓慢旋紧螺杆直至曲轴孔自定心装置涨紧在机体曲轴孔内；

5）在夹具所述垂向定位装置的垫块上平面上涂抹机油后，将柴油机机体的机体输出端面T2朝向夹具左边、柴油机机体的底面朝向夹具斜面方向吊装到夹具上，使两个曲轴孔自定心装置涨心外圆柱面分别落在夹具两端的垫块上平面T3上；

6）安装压紧装置的压板、螺栓、螺母和顶杆，对柴油机机体进行预压紧，使柴油机机体底面与夹具的等高块相贴合；旋转夹具右端的顶紧螺钉使机体输出端面与夹具左端定位块贴合；压紧所有压板将柴油机机体紧固；

用0.02mm塞尺检查工件底面与等高块、机体输出端面与定位块、曲轴孔自定心装置与垫块上平面处贴合情况，若塞尺能塞入则将工件松开后重新调整并压紧工件，直到各接触面处塞尺不能塞入为止，然后以曲轴孔自定心装置涨心外圆柱面找正Z方向编程零点；找正时分别找正两个曲轴孔自定心装置，若两个数值不一致则微调机床回转工作台回转角度，直至数值一致；最后，依次加工柴油机机体该列的所有缸套孔；

7）该列缸套孔加工完成后拆卸机柴油机机体18，将柴油机机体18调头安装到夹具上，重复以上步骤完成机体另一列缸套孔的加工，不同的是在对工件纵向进行定位时要旋转夹具左端顶紧螺钉使机体输出端面与夹具右端定位块贴合。

以上加工方法及工装如果兼顾全系列柴油机不同缸数的所有机体缸套孔加工时，首先夹具按最大缸数机体设计，然后如图8所示相应地增、减垂向定位装置Z2与压紧装置Z4的数量，并相应调整纵向顶紧机构Z3的顶紧座9和顶紧螺钉10位置即可。

Claims (9)

1.一种V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装，其特征在于：所述的加工工装具有夹具体（11），所述夹具体（11）具有底板和设置在底板上的倒V型框架，所述的倒V型框架具有一立面和一斜面；所述的立面垂直于所述的底板设置；所述斜面与底板之间通过立板连接为一体构成横截面为直角三角形的夹具体，且所述立板的外壁面作为夹具找正基准面；所述夹具体（11）的斜面上设置有用以柴油机机体斜向定位的斜向定位装置（Z1）；所述的斜向定位装置（Z1）具有上下设置的两组等高块（6），两组所述等高块（6）的顶面在同一平面上；每组所述的等高块（6）为沿斜面长度方向设置的多块；工作时柴油机机体底面贴合于两组所述等高块顶面所形成的平面上，实现柴油机机体的斜向定位，限制工件三个自由度；所述夹具体（11）的斜面上设置有用以对柴油机机体进行垂向定位的垂向定位装置（Z2）；所述的垂向定位装置（Z2）为位于两组等高块（6）之间的两套，两套所述的垂向定位装置（Z2）分别位于夹具体（11）斜面的两端，并对应位于柴油机机体两端的缸套孔设置；所述的加工工装还包括有曲轴孔自定心装置（Z5），所述的曲轴孔自定心装置（Z5）为对称设置的两套，两套所述曲轴孔自定心装置（Z5）分别放置在所对应的垂向定位装置（Z2）上，与所述的垂向定位装置（Z2）共同实现柴油机机体的垂向定位；所述的加工工装还设置有用以对柴油机机体进行压紧的压紧装置（Z4）；所述的压紧装置（Z4）为设置在所述夹具体（11）斜面上的多套，多套所述的压紧装置（Z4）沿夹具体斜面的长度方向设置；每套所述的压紧装置（Z4）为上下设置的两个，每套两个所述的压紧装置（Z4）分别位于柴油机机体的两侧；所述夹具体（11）斜面长度方向的两端分别设置有用以对柴油机机体进行纵向限位的纵向定位装置（Z3）；所述的纵向定位装置（Z3）包括有定位块（1）、顶紧座（9）和顶紧螺钉（10）；两套纵向定位装置的定位块（1）位于夹具体斜面的一条对角线上；两套纵向定位装置的所述顶紧座（9）和顶紧螺钉（10）位于夹具体斜面的另一条对角线上，所述的纵向定位装置（Z3）限制工件一个自由度。

2.如权利要求1所述的一种V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装，其特征在于：所述的垂向定位装置（Z2）包括有支座（7）和垫块（8）；所述支座（7）安装于夹具体（11）的斜面上，所述垫块（8）安装在支座（7）上，所述垫块（8）的顶面为水平面；工件安装定位后所述两个垫块上平面分别与两个曲轴孔自定心装置接触实现工件垂向定位，限制工件两个自由度。

3.如权利要求1所述的一种V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装，其特征在于：所述的压紧装置（Z4）包括有压板（2）、螺栓（3）、螺母（4）和顶杆（5）；所述的压板（2）平行于夹具体（11）的斜面设置；所述螺栓（3）、顶杆（5）的下端通过螺纹连接安装在夹具体（11）斜面上，所述螺栓（3）的上端穿过压板（2），由螺母（4）紧固；所述顶杆（5）的上端支撑在所述压板（2）的下端面上。

4.如权利要求1所述的一种V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装，其特征在于：所述定位块（1）为“L”形结构，所述定位块（1）通过其一直角面与夹具体固定，另一直角面为工作面。

5.如权利要求1所述的一种V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装，其特征在于：所所述顶紧座（9）为一圆柱体，一端通过螺纹安装在夹具体（11）上，另一端削扁，中心为一垂直相交于顶紧座轴心的螺孔；所述顶紧螺钉（10）通过顶紧座轴心的螺孔安装于顶紧座上。

6.如权利要求1所述的一种V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装，其特征在于：所述曲轴孔自定心装置（Z5）包括有涨心（15）、涨套（14）、螺杆（12）、前端盖（13）、后端盖（16）和圆柱销（17）；所述涨心（15）为两端为圆锥面的圆柱体；所述涨套（14）为圆环状，其内径面为与涨心（15）两端的圆锥面配合的内圆锥面；所述的涨套（14）为对应设置的两个，两个所述的涨套（14）分别套置在涨心（15）两端的圆锥面上；所述的前端盖（13）、后端盖（16）设置在涨心（15）的两端，并通过螺杆（12）与所述的涨心（15）螺纹连接。

7.如权利要求6所述的一种V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装，其特征在于：所述涨心（15）的中心具有用以螺杆穿过的光孔。

8.如权利要求6所述的一种V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装，其特征在于：所述的涨套（14）上具有沿圆周分布的若干个轴向开口槽。

9.利用权利要求1所述的V型系列柴油机机体缸套孔的加工工装进行加工的方法，其特征在于：加工方法的具体步骤如下：

（1）以夹具找正基准面找正后将夹具安装在机床回转工作台上，使夹具找正基准面与机床主轴中心垂直；

（2）以夹具所述垂向定位装置（Z2）的垫块（8）上平面为基准找正Y方向编程零点；

（3）再以夹具上纵向定位装置（Z3）所述定位块（1）的工作面找正X方向编程零点；两套纵向定位装置的定位块需分别找正，取得两个数值；

（4）将两个曲轴孔自定心装置（Z5）分别从机体两端穿入曲轴孔中，至曲轴孔自定心装置各跨曲轴孔两档时缓慢旋紧螺杆直至曲轴孔自定心装置涨紧在机体曲轴孔内；

（5）在夹具所述垂向定位装置的垫块上平面上涂抹机油后，将柴油机机体的底面朝向夹具斜面方向吊装到夹具上，使两个曲轴孔自定心装置涨心外圆柱面分别落在夹具两端的垫块上平面上；

（6）安装压紧装置的压板、螺栓、螺母和顶杆，对柴油机机体进行预压紧，使柴油机机体底面与夹具的等高块相贴合；旋转夹具右端的顶紧螺钉使机体输出端面与夹具左端定位块贴合；压紧所有压板将柴油机机体紧固；

用0.02mm塞尺检查工件底面与等高块、机体输出端面与定位块、曲轴孔自定心装置与垫块上平面处贴合情况，若塞尺能塞入则将工件松开后重新调整并压紧工件，直到各接触面处塞尺不能塞入为止，然后以曲轴孔自定心装置涨心外圆柱面找正（Z）方向编程零点；找正时分别找正两个曲轴孔自定心装置，若两个数值不一致则微调机床回转工作台回转角度，直至数值一致；最后，依次加工柴油机机体该列的所有缸套孔；

（7）该列缸套孔加工完成后拆卸柴油机机体，将柴油机机体调头安装到夹具上，重复以上步骤完成机体另一列缸套孔的加工，不同的是在对工件纵向进行定位时要旋转夹具左端顶紧螺钉使机体输出端面与夹具右端定位块贴合。