V形槽在缸體加工中的應用

鄭州弘宇機械制造有限公司 （河南 450001） 陳明暉 黃浩浩

柴油機缸體體重相對于汽油機要大，重量一般在100kg以上。側面加工在臥加上完成相對容易，尺寸精度也易保證。缺點是加工成本過高，工時費用150元/h以上。

本文介紹的這款夾具，適合在搖臂鉆和立加上使用。不僅能滿足缸體兩側面加工形位公差需要，還能加工與曲軸垂直的各種斜孔。

下面是我廠為某鑄造廠代加工的一款柴油發動機缸體，兩側面上高低凸臺分別有四個和五個高度，且面積都不大，側面還有許多螺紋孔、油孔；瓦蓋圓弧面上還有七個斜油孔與缸筒軸線平面成15°夾角；在側面還有一個油尺孔，與缸筒軸線平面成30°夾角；缸體重量150kg，沒有臥加情況下，要完成四個工位工序一般需要四個夾具，裝卸四次輔助時間會很長。使用傳統的旋轉夾具，靠底面一面兩銷定位，體大笨重，零件多成本高，制造周期長，又沒有更好的夾具設計方案。

任何一款缸體，缸筒軸線和曲軸軸線都在一個平面上，而且左右側面與該平面又是平行的。利用缸體這一特征設計一款夾具，既要保證側面水平要求，又要保證缸體在夾具上的定位精度。

圖1

在立加上使用的該種夾具體積較小（見圖1），主要部件由V形槽支撐、缸筒延伸、曲軸延伸三部分組成，使用方法如下：首先將V形槽支撐固定在立加上；然后把曲軸延伸裝在瓦蓋結合面上，擰好兩端四個螺絲；接著將缸筒延伸插入缸筒；吊起組合體，放在V形支撐上，上好壓板螺絲。三個動作就將缸體的側面置于水平狀態。缸筒延伸軸心作為X向原點，曲軸延伸作為Y向原點，從“定位平面”抬高到側面最高凸臺作為Z向零點。加工完一側面后，吊起組合體，翻面，再次將組合體放在V形槽支撐上，上好壓板螺絲，加工另一側面。

1.工作原理

裝入缸筒延伸和曲軸延伸好比將缸體的這兩根軸線延伸出來，利用V形槽定心原理，就將這兩根軸線架在了水平面上。兩根軸線確立的平面跟左右側面是平行的，這樣就保證了缸體在夾具上側面水平的定位要求。擰緊缸筒延伸壓板螺絲，缸體在立加上X向限位完成；擰緊曲軸延伸壓板螺絲，Y向Z向限位完成。

2.夾具結構及設計

在搖臂鉆上使用的夾具需要完成四個工位的動作（見圖2），V形槽支撐體積相對要大一些。能夠實現缸體在V形支撐上翻轉180°及翻轉過程中15°～60°定位。下面以搖臂鉆上使用的夾具為例介紹各部件設計方法和注意事項。

V形槽支撐：它是整個夾具體的核心部件，由四塊帶V形槽鋼板組成，兩兩相對的板設計成相同的，因對缸體起支撐作用，板厚不要小于25mm；它又起定位作用，相同兩板在粗加工六個平面后，兩兩上下左右對齊點焊后再精加工，這樣能保證零件V形槽尺寸一致性，V形槽加工后一定要用相切方法檢查槽尺寸是否符合圖樣要求。如果誤差較大，要及時通過修改與之配合的缸筒延伸直徑，確保缸筒軸線平面水平。

圖2

曲軸延伸：它在缸體裝卸翻轉過程與V形面線接觸，并相對轉動，為了防止V形面磨損失去精度，我們在曲軸延伸兩端裝入外徑72mm徑向球軸承。為了同時加工瓦蓋圓弧面上7個斜油孔，我們在中間聯接板上鉆好7斜孔，裝入鉆套（見圖3）。

圖3

缸筒延伸：缸筒定位一端與缸筒相聯，配合間隙0.05～0.1mm，便于裝卸；與V形面接觸一端直徑要與其他缸體的缸筒延伸設計保持一致，以便多種缸體可以共用V形支撐；為了減輕重量，用料選擇無縫管，加工后要保證10mm壁厚，防止定位時鎖緊壓板螺絲將延伸體壓扁，失去定位精度。

鉆模板：左右側面鉆模板相對普通鉆模板多了三個大腳，鉆模板就是靠著三只大腳定位的；三只大腳就是三塊V形鐵，它們的V形槽尺寸跟缸體下面V形槽支撐尺寸是一樣的，定位方式也一樣。

角度定位（見圖4）：為了加工與曲軸垂直的各種斜孔，以曲軸為軸心旋轉缸體，在凸輪軸軸孔與V形支撐板內插入角度插銷來實現角度定位。

3.結語

圖4

通過測試，使用鉆模板鉆側面孔水平方向位置精度可控制在0.2mm，高度方向位置精度可控制在0.35mm以內，能夠滿足側面螺紋孔位置度φ0.5mm要求；斜孔角度偏差要求30°±1°，用凸輪軸曲軸孔定角度，角度誤差可以控制在29.2°～30.5°，也滿足圖樣要求。

綜合評價：通過該品種缸體500臺批量生產檢驗，該缸體側面孔加工沒有出現批量性質量事故，因為它結構簡單，投入小。在產能不能滿足需要情況下，一周內通過復制該夾具，將產能擴大了一倍，產量由3臺/班，擴大到6臺/班。如果選擇傳統旋轉夾具，制作零件的周期就要一個月，費用也是新型夾具的4倍。

最初該夾具因為體積較大，僅在搖臂鉆上應用，鉆兩側面孔及與缸體曲軸垂直的孔。這兩年隨著人工成本的提高，熟練鉗工匱乏，希望增加數控機床在加工中比重。根據立加工作臺尺寸及X、Y、Z向行程，通過CAD反復模擬，最終設計出迷你版旋轉夾具（見圖1）。一個夾具可以供兩種缸體4個側面使用。目前兩側面孔單臺立加日產量可以達到12個缸體。搖臂鉆床工作由以鉆兩側面孔為主向鉆缸體曲軸垂直的孔為主轉移，單臺產量由3臺/班提高到10臺/班。因減少了鉆床加工內容，產品一次合格率也大幅度提高。