CN114378611A - 一种加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具及使用方法 - Google Patents

一种加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具及使用方法，所述工装夹具包括底板（1）、主支架组件（2）、固定环组件（3）和定位组件（4）；所述主支架组件（2）通过固定环组件（3）固定安装在底板（1）上；所述定位组件（4）固定安装在主支架组件（2）上。本发明设计的工装夹具及使用方法，可以实现对配重块装配面定位，限位销孔圆定位及限位，以及通过装配销孔用螺栓锁紧，实现配重孔加工前的装夹及定位；本发明的工装夹具可同时装夹三块配重块毛坯，并通过锁紧螺栓的锁紧功能，把配重块紧紧的固定的工装内，实现了一次装夹完成加工三块配重块的目的。

Description

一种加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具及使用方法
技术领域
本发明属于曲轴类零件的加工辅助设备技术领域，具体涉及一种加工曲轴配种块外圆及侧平面的工装夹具及使用方法。
背景技术
公司生产船电发动机曲轴由于曲轴直径大、长度过长，毛坯加工采取镦锻成型或锻模成型时，由于曲轴结构的特点，曲轴在毛坯成型时无法完成配重块与曲轴整体体成型。而由于曲轴不是均匀的部件，高转速时会产生很大的振动，振动影响轴的寿命。必须做动平衡使旋转机械达到最佳状态，如果平衡不好，会产生动量峰值，严重的能折断。曲轴应该具备静平衡和动平衡的，配重就是调整静平衡具体办法，平衡的目的是降低曲轴高速旋转后的振动幅度和频率。因此配重块是曲轴的重要的组成部分，曲轴需在成品状态组装配重块并做动平衡。一般是通过动平衡机测试，在曲轴的配重块部位减少一些材料，实现减少不平衡量的目的。
配重块的加工采用传统加工设备及方法进行加工，可以通过车、铣、钻、磨等方式实现，将在工件装夹及更换工序的流转上消耗大量的时间；同时传统加工方法是单件流转，工序多流程长，增加了生产成本。
如中国专利申请号202022092595.1为公开了一种曲轴偏心平衡块外圆加工用夹具，包括前装夹套和后装夹套，其中前装夹套和后装夹套上分别设置有内凹的前固定孔和后固定孔，同时在前装夹套上还设置有顶尖孔，所述顶尖孔和后固定孔偏心设置，且其偏心距与曲轴偏心平衡块外圆的偏心距相同；所述前装夹套和后装夹套上还设置有紧固装置；本实用新型使用时前装夹套通过顶尖孔和顶尖实现定位固定，后端通过卡盘实现装夹固定，同时通过偏心设置的顶尖孔和后固定孔实现对曲轴的抬升，将外圆弧的圆心重置到设备旋转轴线重合的位置，进而实现对外圆弧的加工；不但大大提高了加工效率和加工精度，同时也降低了硬件成本。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供了一种加工曲轴配种块外圆及侧平面的工装夹具及使用方法。本发明的工装夹具结构简单，实用性强，可实现一套夹具同时加工三件配重块的外圆及侧平面，大大减少了加工时间，提高生产效率，适合在大批量工业生产中推广使用。
本发明设计的工装夹具及使用方法，可以实现对配重块装配面定位，限位销孔圆定位及限位，以及通过装配销孔用螺栓锁紧，实现配重孔加工前的装夹及定位；本发明的工装夹具可同时装夹三块配重块毛坯，并通过锁紧螺栓的锁紧功能，把配重块紧紧的固定的工装内，实现了一次装夹完成加工三块配重块的目的。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具，包括底板、主支架组件、固定环组件和定位组件；所述主支架组件通过固定环组件固定安装在底板上；所述定位组件固定安装在主支架组件上。
本发明中所述底板为四边形平板，主要用于安装主支架组件和固定环组件，同时实现整套工装夹具与机床工作台连接。
作为本发明的进一步说明，以上所述主支架组件为主体结构，在主支架组件的侧面加工有用于装配定位组件的3个基准平面，并且这3个基准平面呈轴对称均匀分布，3个基准平面之间的夹角角度分别为135°、135°及90°；每一个基准平面上均装配一个定位组件。
作为本发明的进一步说明，以上所述定位组件设有3个，分别固定安装在主支架组件的基准平面上；所述3个定位组件呈轴对称均匀分布，并且它们之间的夹角角度分别为135°、135°及90°。
作为本发明的进一步说明，以上所述定位组件上设有定位销以及用于锁紧配重块的螺栓；所述定位销前端开有内销孔；所述内销孔与螺栓相匹配。
本发明中所述定位组件实现配重块定位面、销孔定位，同时采用螺栓锁紧，把配重块工件锁定在夹具上。
作为本发明的进一步说明，以上所述配重块开有与定位销相匹配的销孔。
作为本发明的进一步说明，以上所述定位组件上的定位销设有2个，并且这两个定位销的中心连线垂直于机床轴线。
所述定位组件上有销孔定位销以及配重块锁紧螺栓；主要作用是与配重块定位配合，同时通过配重块的两个销孔定位，保证配重块两销孔的中心连线垂直于机床轴线，同时保障配重块安装在夹具上时侧平面与底板垂直，并采用两锁紧螺栓锁紧并固定配重块。
作为本发明的进一步说明，以上所述固定环组件安装在主支架组件的底部后，通过螺栓固定在底板上。
所述固定环组件1套共有2件，组合后固定环组件安装在主支架组件底部，作为主支架组件底座，并通过螺栓固定在底板上，其主要作用是用于固定主支架组件，增加主支架组件的受力刚性。
作为本发明的进一步说明，以上所述主支架组件的顶部设有吊装环。吊装环用于工装夹具的装卸、移动等。
本发明还提供了一种如上所述的加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具的使用方法，包括以下步骤：
步骤一，加工准备：根据配重块的品种型号，选择对应型号工装夹具，通过底板把整套工装夹具安装在加工设备的工作台上；
步骤二，工件装夹：把第一块定位组件转到配重块的装夹位置时，把定位组件上的螺栓取出，把上道工序已完成加工的配重块的定位面与定位组件对齐，把销孔对准定位销无缝装入，把螺栓装入，并分别预紧，并用扭矩扳手按固定的扭矩分别锁紧两个螺栓，则配重块装夹完成，松开锁紧装置，分别依次把第二、第三个定位组件转到配重块的装夹位置，分别按上述方式装好三块配重块，工件装夹完成；
步骤三，工件加工：启动加工程序，工装夹具转到加工工位，先用平面铣刀按从第一、第二、第三的顺序加工每一块配重块的侧平面，加工完成一块配重块后，工装夹具顺时针旋转转至下一个配重块的侧面，分别把三块配重块同一侧的侧平面加工完成；再更换夹具旋转方向，逆时针方向旋转夹具，分别完成三块配重块另一侧侧平面的加工；更换外圆铣刀，按第三、第二，第一的顺序对配重块的外圆进行加工，再分别加工配重块的外圆倒角，完成倒角加工后，此工序完成加工，工装夹具退回配重块的装夹工位；
步骤四，取件：按第一、第二、第三的顺序，工装夹具分别旋转定位组件至配重块取件位置，按顺序分别松开配重块的锁定螺栓，取出配重孔并吊出；取出三件配重块，分别进行清理毛刺及检验后，流转进行下道工序加工。
本发明的优点：
1.本发明的工装夹具结构简单，制造的成本低，设备的加工效率高，实现了一次装夹可加工三件配重块能力；减少了配重块加工工艺流程，与另一套工装夹具（加工曲轴配重块定位面及装配孔的工装夹具）配合使用，实现两道工序完成全部配重块的机加工过程。
2.本发明的工装夹具能够保证的产品精度高，加工出来的产品的精度符合产品的要求，实现了配重块的自制加工。
3.本发明的工装夹具的使用加工方式与传统加工方式比，大大减少了加工流程，只需两道工序，而且在同一设备上完成全部配重块的机加工过程。
4.本发明的工装夹具的使用加工方式可一次同时加工三件配重块，生产节拍高，十分钟可完成一件配重块的加工，生产效率高。
附图说明
图1为本发明一实施例的装置整体结构主视示意图。
图2为图1的俯视示意图。
图3为使用本发明一实施例进行加工的配重块结构示意图（图中的粗实线为本发明实现的加工部位-外圆）。
图4为图3的俯视示意图（图中的粗实线为本发明实现的加工部位-侧平面）。
附图标记：1-底板，2-主支架组件，3-固定环组件，4-定位组件，5-配重块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
实施例1：
一种加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具，包括底板1、主支架组件2、固定环组件3和定位组件4；所述主支架组件2通过固定环组件3固定安装在底板1上；所述定位组件4固定安装在主支架组件2上。
实施例2：
一种加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具，包括底板1、主支架组件2、固定环组件3和定位组件4；所述主支架组件2通过固定环组件3固定安装在底板1上；所述定位组件4固定安装在主支架组件2上。
如图2所示，所述主支架组件2为主体结构，在主支架组件2的侧面加工有用于装配定位组件4的3个基准平面，并且这3个基准平面呈轴对称均匀分布，3个基准平面之间的夹角角度分别为135°、135°及90°；每一个基准平面上均装配一个定位组件4。所述定位组件4设有3个，分别固定安装在主支架组件2的基准平面上；所述3个定位组件呈轴对称均匀分布，并且它们之间的夹角角度分别为135°、135°及90°。
实施例3：
一种加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具，包括底板1、主支架组件2、固定环组件3和定位组件4；所述主支架组件2通过固定环组件3固定安装在底板1上；所述定位组件4固定安装在主支架组件2上。
如图2所示，所述主支架组件2为主体结构，在主支架组件2的侧面加工有用于装配定位组件4的3个基准平面，并且这3个基准平面呈轴对称均匀分布，3个基准平面之间的夹角角度分别为135°、135°及90°；每一个基准平面上均装配一个定位组件4。所述定位组件4设有3个，分别固定安装在主支架组件2的基准平面上；所述3个定位组件呈轴对称均匀分布，并且它们之间的夹角角度分别为135°、135°及90°。
如图1所示，所述定位组件4上设有定位销以及用于锁紧配重块5的螺栓；所述定位销前端开有内销孔；所述内销孔与螺栓相匹配。所述定位组件4上的定位销设有2个，并且这两个定位销的中心连线垂直于机床轴线。
实施例4：
一种加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具，包括底板1、主支架组件2、固定环组件3和定位组件4；所述主支架组件2通过固定环组件3固定安装在底板1上；所述定位组件4固定安装在主支架组件2上。
如图2所示，所述主支架组件2为主体结构，在主支架组件2的侧面加工有用于装配定位组件4的3个基准平面，并且这3个基准平面呈轴对称均匀分布，3个基准平面之间的夹角角度分别为135°、135°及90°；每一个基准平面上均装配一个定位组件4。所述定位组件4设有3个，分别固定安装在主支架组件2的基准平面上；所述3个定位组件呈轴对称均匀分布，并且它们之间的夹角角度分别为135°、135°及90°。
如图1所示，所述定位组件4上设有定位销以及用于锁紧配重块5的螺栓；所述定位销前端开有内销孔；所述内销孔与螺栓相匹配。所述定位组件4上的定位销设有2个，并且这两个定位销的中心连线垂直于机床轴线。
如图3和图4所示，所述配重块5开有与定位销相匹配的销孔。
实施例5：
一种加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具，包括底板1、主支架组件2、固定环组件3和定位组件4；所述主支架组件2通过固定环组件3固定安装在底板1上；所述定位组件4固定安装在主支架组件2上。所述固定环组件3安装在主支架组件2的底部后，通过螺栓固定在底板1上。
实施例6：
一种加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具，包括底板1、主支架组件2、固定环组件3和定位组件4；所述主支架组件2通过固定环组件3固定安装在底板1上；所述定位组件4固定安装在主支架组件2上。
如图2所示，所述主支架组件2为主体结构，在主支架组件2的侧面加工有用于装配定位组件4的3个基准平面，并且这3个基准平面呈轴对称均匀分布，3个基准平面之间的夹角角度分别为135°、135°及90°；每一个基准平面上均装配一个定位组件4。所述定位组件4设有3个，分别固定安装在主支架组件2的基准平面上；所述3个定位组件呈轴对称均匀分布，并且它们之间的夹角角度分别为135°、135°及90°。
如图1所示，所述定位组件4上设有定位销以及用于锁紧配重块5的螺栓；所述定位销前端开有内销孔；所述内销孔与螺栓相匹配。所述定位组件4上的定位销设有2个，并且这两个定位销的中心连线垂直于机床轴线。
如图3和图4所示，所述配重块5开有与定位销相匹配的销孔。
如图1和图2所示，所述主支架组件2的顶部设有吊装环。
上述实施例1-实施例6所述的加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具的使用方法，包括以下步骤：
步骤一，加工准备：根据配重块5的品种型号，选择对应型号工装夹具，通过底板1把整套工装夹具安装在加工设备的工作台上；
步骤二，工件装夹：把第一块定位组件4转到配重块5的装夹位置时，把定位组件4上的螺栓取出，把上道工序已完成加工的配重块5的定位面与定位组件4对齐，把销孔对准定位销无缝装入，把螺栓装入，并分别预紧，并用扭矩扳手按固定的扭矩分别锁紧两个螺栓，则配重块5装夹完成，松开锁紧装置，分别依次把第二、第三个定位组件4转到配重块5的装夹位置，分别按上述方式装好三块配重块5，工件装夹完成；
步骤三，工件加工：启动加工程序，工装夹具转到加工工位，先用平面铣刀按从第一、第二、第三的顺序加工每一块配重块5的侧平面，加工完成一块配重块后，工装夹具顺时针旋转转至下一个配重块5的侧面，分别把三块配重块同一侧的侧平面加工完成；再更换夹具旋转方向，逆时针方向旋转夹具，分别完成三块配重块另一侧侧平面的加工；更换外圆铣刀，按第三、第二，第一的顺序对配重块5的外圆进行加工，再分别加工配重块5的外圆倒角，完成倒角加工后，此工序完成加工，工装夹具退回配重块5的装夹工位；
步骤四，取件：按第一、第二、第三的顺序，工装夹具分别旋转定位组件4至配重块取件位置，按顺序分别松开配重块5的锁定螺栓，取出配重孔5并吊出；取出三件配重块5，分别进行清理毛刺及检验后，流转进行下道工序加工。
显然，上述实施例仅仅是为了清楚的说明本发明所作的举例，而并非对本发明实施的限定。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动；这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举；而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具，其特征在于：包括底板（1）、主支架组件（2）、固定环组件（3）和定位组件（4）；所述主支架组件（2）通过固定环组件（3）固定安装在底板（1）上；所述定位组件（4）固定安装在主支架组件（2）上。
2.根据权利要求1所述的加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具，其特征在于：所述主支架组件（2）为主体结构，在主支架组件（2）的侧面加工有用于装配定位组件（4）的3个基准平面，并且这3个基准平面呈轴对称均匀分布，3个基准平面之间的夹角角度分别为135°、135°及90°；每一个基准平面上均装配一个定位组件（4）。
3.根据权利要求2所述的加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具，其特征在于：所述定位组件（4）设有3个，分别固定安装在主支架组件（2）的基准平面上；所述3个定位组件呈轴对称均匀分布，并且它们之间的夹角角度分别为135°、135°及90°。
4.根据权利要求3所述的加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具，其特征在于：所述定位组件（4）上设有定位销以及用于锁紧配重块（5）的螺栓；所述定位销前端开有内销孔；所述内销孔与螺栓相匹配。
5.根据权利要求4所述的加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具，其特征在于：所述配重块（5）开有与定位销相匹配的销孔。
6.根据权利要求5所述的加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具，其特征在于：所述定位组件（4）上的定位销设有2个，并且这两个定位销的中心连线垂直于机床轴线。
7.根据权利要求1所述的加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具，其特征在于：所述固定环组件（3）安装在主支架组件（2）的底部后，通过螺栓固定在底板（1）上。
8.根据权利要求1所述的加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具，其特征在于：所述主支架组件（2）的顶部设有吊装环。
9.一种如权利要求1-8所述的加工曲轴配重块外圆及侧平面的工装夹具的使用方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，加工准备：根据配重块（5）的品种型号，选择对应型号工装夹具，通过底板（1）把整套工装夹具安装在加工设备的工作台上；
步骤二，工件装夹：把第一块定位组件（4）转到配重块（5）的装夹位置时，把定位组件（4）上的螺栓取出，把上道工序已完成加工的配重块（5）的定位面与定位组件（4）对齐，把销孔对准定位销无缝装入，把螺栓装入，并分别预紧，并用扭矩扳手按固定的扭矩分别锁紧两个螺栓，则配重块（5）装夹完成，松开锁紧装置，分别依次把第二、第三个定位组件（4）转到配重块（5）的装夹位置，分别按上述方式装好三块配重块（5），工件装夹完成；
步骤三，工件加工：启动加工程序，工装夹具转到加工工位，先用平面铣刀按从第一、第二、第三的顺序加工每一块配重块（5）的侧平面，加工完成一块配重块后，工装夹具顺时针旋转转至下一个配重块（5）的侧面，分别把三块配重块同一侧的侧平面加工完成；再更换夹具旋转方向，逆时针方向旋转夹具，分别完成三块配重块另一侧侧平面的加工；更换外圆铣刀，按第三、第二，第一的顺序对配重块（5）的外圆进行加工，再分别加工配重块（5）的外圆倒角，完成倒角加工后，此工序完成加工，工装夹具退回配重块（5）的装夹工位；
步骤四，取件：按第一、第二、第三的顺序，工装夹具分别旋转定位组件（4）至配重块取件位置，按顺序分别松开配重块（5）的锁定螺栓，取出配重孔（5）并吊出；取出三件配重块（5），分别进行清理毛刺及检验后，流转进行下道工序加工。
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