改型后280搖臂軸座的加工工藝改進

高云巍 王永敏 常峰瑜

【摘 要】解決280柴油機的搖臂軸座因改型和材質更換而引起的加工、工藝難題，應用加工中心編程系統簡化加工過程。

【關鍵詞】搖臂軸座；加工中心；程序

引言

柴油機由連桿、曲軸、缸頭三大部分組成，而這三部分的協調一致運行，則是通過配氣機構。柴油機配氣機構的任務是保證柴油機的換氣過程按配氣正時的需求，準確無誤的進行；作為配氣機構中傳動機構的重要部件，搖臂軸座為搖臂的運動提供一個必要的支點，使搖臂按固定的回轉中心合理的運動軌跡搖動。這樣搖臂在搖動的過程中帶動氣往復運動，完成新鮮空氣的引入以及燃燒產物的排出，以保證工作循環的不斷進行，使柴油機順利工作。

搖臂軸座作為運動支點，要求有較高的強度。原來以合金鑄鐵為材質的搖臂軸座已不能適應要求，為了增加強度，改善配氣機構的運動性能，將搖臂軸座的材質由原來的合金鑄鐵改為42CrMo，原來的鑄造加工也改為模鍛加工，同時為了方便鍛造，搖臂軸座由原來的雙筋板結構改為現在的單筋板結構。

解決加工中問題的具體步驟如下：

1.定位面的選擇

改型前搖臂軸座有兩個筋板，且在兩筋板之間形成寬32mm的凹

槽，搖臂的底座的精加工完成后作為本道工序的定位精基準，利用兩筋板之間形成的凹槽，在凹槽下面加工兩個支撐針作為輔助支撐，利用夾具底板的兩個鉤形壓板和夾具上邊的移動壓板夾緊工件；由于鑄造工件安裝搖臂軸的軸孔兩側的毛坯厚度為75㎜，余量大，利用此種裝夾方式可以保證工件的加工要求。而改型為鍛件后，搖臂軸座是一個筋板且筋板的外形是圓輪廓形成的凸邊，搖臂軸孔的兩邊側面毛坯厚度僅為66㎜，比原鑄造件小9㎜，如果利用原來的裝夾定位方式就會造成工件定位不準確，嚴重時出現一邊不夠加工的現象。

根據現有情況，分別添加在筋板下邊的底座處和螺栓孔的一角銑出平面這一工序，利用精銑后的部位作為定位精基準，這樣可以實現工件在夾具中精確定位，相應在原來的夾具上去掉一個支撐針，增加一個定位塊，以及在夾具底板上增加定位擋塊，這樣裝夾工件迅速可靠并實現精確定位，能在加工中保證工件的對稱度，準確達到加工要求，避免因工件放置偏差造成加工余量不足而出現廢品。

2.針對材質導致的硬度變化，加工工藝的改變

安裝搖臂軸的軸孔兩邊側面部分尺寸為60h8（0-0.046）且相對工件的對稱軸線有對稱度要求，加工時要充分考慮尺寸精度和對稱度要求；這時利用加工中心數控回轉工作臺回轉定位精度高這一特點，采用先加工一面留0.2㎜精銑余量，然后將工作臺回轉180°，加工余下一面同樣留0.2㎜精銑余量，再將工作臺回轉180°，將先加工一面所留加工余量去除，余下一面加工方法同理。這樣就可以有足夠的時間消除因加工量大和材質硬度高所造成的應力集中所引起的變形，使加工出的工件完全符合工藝要求，保證加工質量。

3.φ70㎜孔的加工過程

在加工搖臂軸的軸孔時由于是從毛坯孔開始加工所以切削量大，改形前的毛坯孔為φ60㎜需兩把擴刀，擴孔至φ69.7㎜直徑尺寸，然后用單刃鏜刀加工；而改形后安裝搖臂軸的軸孔最小部位直徑僅為φ55㎜，且硬度高，用兩把擴刀根本達不到φ69.7㎜的直徑尺寸，如果增加擴刀只能增加加工時間且耗費刀具，占用刀庫容量。根據以往的加工經驗，并借鑒普通鏜床的工作方法，決定利用14×14×66㎜的高速鋼刀塊進行加工，在刀塊兩端分別磨出切削刃、兩切削刃在切削方向前后排列，相距約2～3㎜，然后將刀塊安裝在普通鏜刀桿上，將切削刃在后邊的那端尺寸調至φ69.7㎜；這樣，切削刃在前的那邊加工后的尺寸為φ62.5㎜左右，后面的切削刃又將這一尺寸擴至φ69.7㎜，在使用一把刀的情況下就可以完成半精鏜加工，既節省了加工時間、減少了刀具的消耗，也簡化了程序的編制。

4.φ22㎜螺栓深孔加工

搖臂軸座3個φ22㎜螺栓孔其中一個長度是170±0.5㎜屬于深孔加工，雖然鉆孔前也通過中心鉆鉆出定位孔，但因材質硬且孔較深所以個別鉆通后會出現斜孔，對安裝造成影響。為了避免出現這種情況，準備采用從兩邊進行鉆孔的方法進行加工。在安裝夾具時考慮到加工、編程和坐標選用等要求，將夾具安裝在數控工作臺的回轉中心，將工作臺的回轉中心設在X軸的中點，既正對主軸所處的Y軸，這樣在工作臺回轉時00和1800面的X軸方向坐標就同為一個值，減少因坐標的誤差造成的兩孔對接出現偏差的可能性。

5.φ26㎜、φ38㎜孔加工

在加工φ26㎜孔時也采用φ22㎜孔的加工方法，先加工φ26㎜孔再加工φ38㎜孔，因為φ26㎜孔的加工需從φ38㎜孔通過，如果φ38㎜孔加工好了，φ26㎜孔直接從φ70㎜孔孔壁開始加工就會出現讓刀，所以不先加工φ38㎜孔的好處就是用φ26㎜鉆頭從φ38㎜孔鉆孔通過，然后以這個孔當作定位套就不會出現讓刀，同時再加工φ38孔加工余量也小些，不會出現因加工直徑大而出現崩刀的現象。

總結

改形后280搖臂軸座的加工很好的利用了加工中心加工精度高、自動化程度高、工序集中等特點，不僅保證工件尺寸要求和形位公差，還節約了工時，對生產效率是一個很大的提高。

但280搖臂軸座的加工僅只利用了加工中心的一部分功能，離加工中心的充分利用還有很大的差距，仍有很多性能在這里沒有得到很好的應用；在以后工藝的不斷探索過程中，加工方法將會有更大的改善，將加工中心的各項功能在生產中充分發揮，數控加工必然會取代各式機床成為生產中的主體。

參考文獻：

[1]12V280ZJ型柴油機搖臂軸座加工工藝

[2]?數控加工工藝及設備? 高等教育出版社

[3]?機械加工工藝設計手冊? 航空工業出版社

（作者單位：中車大連機車車輛有限公司

柴油機公司機械加工車間）