小型精密曲軸液壓自動(dòng)偏心夾具設(shè)計(jì)與開發(fā)

劉來章

(德州德隆(集團(tuán))機(jī)床有限責(zé)任公司，山東 德州 253003)

隨著機(jī)械工業(yè)迅速發(fā)展，汽車、摩托車等的產(chǎn)量逐年遞增，曲軸是汽車、摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)部件中最重要的零件之一，曲軸的加工精度、效率顯得十分重要。曲軸由于受到成本、效益的制約，在設(shè)計(jì)、材料和加工方面都經(jīng)歷了相當(dāng)大的變化。目前國內(nèi)曲軸加工設(shè)備落后，小型精密曲軸數(shù)控加工設(shè)備十分緊缺，且以普通機(jī)床加工為主，尤其在加工曲軸連桿頸時(shí)多用手動(dòng)偏心夾具，這種工裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，夾緊力小，且存在較大的不安全因素。如圖1 所示。

首先靠人工分別打開前壓板1 和后壓板2，將工件裝入夾具位置上，軸向和角向定位后，關(guān)閉前壓板和后壓板并人工擰緊螺釘3、螺釘4 夾緊工件，完全憑工人的經(jīng)驗(yàn)調(diào)整鎖緊力，且經(jīng)常出現(xiàn)工件偏移、變形，需要反復(fù)松夾調(diào)整1～2 次后才能完成，所以這種手動(dòng)偏心夾具加工精度較差，需要留較大的余量由磨床磨削來保證所要求的精度，生產(chǎn)效率低下，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)方式。所以傳統(tǒng)曲軸加工設(shè)備及工藝制約了我國工業(yè)生產(chǎn)中高新、精密產(chǎn)品的發(fā)展。筆者公司針對(duì)國內(nèi)曲軸加工設(shè)備存在的不足，經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證、測(cè)試，研制出了曲軸液壓自動(dòng)偏心夾具。

1 曲軸液壓自動(dòng)偏心夾具的結(jié)構(gòu)布局分析

為了彌補(bǔ)現(xiàn)有的曲軸加工設(shè)備存在的工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、加工效率低下、加工精度差及夾緊力小等不足，本次研制新型的曲軸液壓自動(dòng)偏心夾具，如圖2所示。

該夾具為偏心距固定式單爪移動(dòng)夾緊夾具，利用液壓回轉(zhuǎn)油缸提供動(dòng)力，通過內(nèi)部楔塊將其轉(zhuǎn)換為卡爪的徑向夾緊力，實(shí)現(xiàn)卡爪對(duì)工件的夾緊和松開動(dòng)作，工件支架(夾具體)和夾具基座之間通過定位銷11 定位后用高強(qiáng)度螺釘10 固定，保證曲軸連桿頸軸線在機(jī)床主軸12 回轉(zhuǎn)中心上，機(jī)床前后主軸箱各裝一套，一端夾具裝有固定角度的角向定位塊5，前后夾具同步夾緊工件，內(nèi)部楔塊角度前端為45°角后端為15°角，可實(shí)現(xiàn)兩段式的夾緊速度，即開始夾緊時(shí)夾爪快速移動(dòng)，當(dāng)夾爪接近工件時(shí)會(huì)慢速移動(dòng)直至夾緊工件，松開時(shí)反之。

2 曲軸液壓自動(dòng)偏心夾具的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

(1)在圖2 中，夾具基座1 和機(jī)床主軸頭部12連接、夾具體8 通過定位銷11 定位與夾具基座1 連接，并用6 個(gè)M12 的螺釘10 固定，夾具體上的定位銷孔在主軸的回轉(zhuǎn)中心上，另一端半瓦6 圓弧面的中心到定位銷孔中心的距離就是所要加工曲軸連桿頸的偏心距。(2)半瓦6 通過螺釘7 固定在夾具體的圓弧面上，半瓦的內(nèi)圓弧面和法蘭端面配刮，來調(diào)整曲軸的偏心距和軸向偏差。(3)角向定位塊5 安裝在夾具體8 的前端面上，通過調(diào)整螺釘4 調(diào)節(jié)曲軸各連桿頸軸線相對(duì)主平面的對(duì)稱度，保證與機(jī)床主軸軸心線的同軸度。(4)如圖3 所示，卡爪滑座安裝在夾具基座的導(dǎo)向槽內(nèi)，卡爪滑座可沿導(dǎo)向槽徑向移動(dòng)，卡爪2 通過導(dǎo)向鍵1 和螺釘3 固定在卡爪滑座上，通過夾具基座內(nèi)部斜楔的軸向移動(dòng)可實(shí)現(xiàn)卡爪對(duì)工件的夾緊和松開動(dòng)作。這種夾緊方式與傳統(tǒng)夾緊方式相比，首先大大降低了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，操作人員只需要將工件靠在軸向定位面和角向定位面上，其余動(dòng)作由前后液壓夾具自動(dòng)完成，其次大大縮短了裝卸工件時(shí)間。

通過實(shí)驗(yàn)證明，傳統(tǒng)夾具安裝工件需要大約1.5 min，卸載工件大約40 s，該設(shè)計(jì)與研發(fā)的液壓自動(dòng)偏心夾具安裝工件需要大約10 s，卸載工件大約8 s，提高了工件裝卡效率5 倍多。同時(shí)此液壓自動(dòng)偏心夾具夾緊力大，工件變形小，有效提高了曲軸的加工精度。

3 結(jié)語

總之，該夾具的研制大大降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度、縮短了輔助時(shí)間、有效提高了曲軸的加工精度，滿足了曲軸的加工要求，特別適合小型單缸或雙缸曲軸的批量加工和自動(dòng)化加工生產(chǎn)線。

［1］《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)(2、3)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1986.

［2］《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.