可任意分度的大型曲軸連桿頸磨削夾具設(shè)計

項明華 肖建軍

（上海機床廠有限公司 上海 200093）

隨著我國船舶、機車、壓縮機等行業(yè)的蓬勃發(fā)展，大型發(fā)動機、壓縮機的需求量也大幅增加。其中大型曲軸就是其中的關(guān)鍵零件。其質(zhì)量的好壞將直接影響著發(fā)動機、壓縮機的工作性能。從曲軸的生產(chǎn)機械加工工藝流程來看，曲軸連桿頸的磨削精度是保證曲軸質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，而曲軸連桿頸在磨削加工時的相位分度定位和夾持技術(shù)對曲軸連桿頸的磨削精度起到?jīng)Q定性的作用。因此，在深入分析了傳統(tǒng)曲軸磨床的相位分度定位和夾持技術(shù)的特點之后，經(jīng)過研究和分析，設(shè)計出了一種新型的可任意分度的大型曲軸連桿頸磨削夾具。

1 傳統(tǒng)的曲軸磨床使用的連桿頸加工夾具的結(jié)構(gòu)特點

目前，在大型曲軸磨床設(shè)備中，使用的連桿頸加工夾具大多如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)的曲軸磨床使用的連桿頸加工夾具示意圖

當(dāng)需要調(diào)整曲軸的連桿頸相位時，需要松開前端的夾緊零件，然后轉(zhuǎn)動蝸桿，帶動連接在曲軸端頭的蝸輪，驅(qū)動曲軸，使其轉(zhuǎn)動到目標(biāo)位置后進行夾緊。這類夾具在加工大型曲軸時有以下缺點：

(1)由于大型曲軸的重量很大，前端軸瓦所受到的摩擦力相當(dāng)大，對帶動機構(gòu)有較大的剛性要求。

(2)由單一插銷定位并帶動工件時，大插銷容易變形，從而影響定位精度。

(3)在對工件每次進行分度時都要松開夾頭，當(dāng)分度完成以后再夾緊，容易產(chǎn)生定位精度誤差。

2 可任意分度的曲軸連桿頸磨削夾具設(shè)計和結(jié)構(gòu)原理

為了有效地避免傳統(tǒng)分度結(jié)構(gòu)的缺點，結(jié)合現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，參考了國內(nèi)外的先進技術(shù)，進行了結(jié)構(gòu)改進和設(shè)計創(chuàng)新，新設(shè)計了一種大型曲軸連桿軸頸加工任意角度的分度夾具，用于曲軸連桿頸加工中的偏心以及相位分度的精度和各種角度的相位分度調(diào)整，如圖2所示。

圖2 可任意分度的曲軸連桿頸磨削加工夾具示意圖

在新型的大曲軸連桿軸頸加工任意角度分度夾具中，包括校正裝置、卡盤體、偏心調(diào)節(jié)裝置、過渡盤、手動分離裝置、卡盤分度機構(gòu)、工件夾緊裝置等。

在圖2中，卡盤體通過螺釘固定在工件驅(qū)動裝置上；過渡盤通過8個鎖緊螺釘和偏心調(diào)節(jié)裝置與卡盤體相連接。在過渡盤的側(cè)面裝有百分表，卡盤體上裝有校正裝置，過渡盤與偏心調(diào)節(jié)裝置之間裝有手動分離裝置。

偏心調(diào)節(jié)裝置由定位螺母、軸承座、偏心調(diào)節(jié)螺桿等零件組成。偏心調(diào)節(jié)螺桿通過軸承座連接在卡盤體上，偏心調(diào)節(jié)螺桿上旋有定位螺母，定位螺母與手動分離裝置相連接。

手動分離裝置由轉(zhuǎn)直齒端齒盤、定直齒端齒盤、組合軸承、頂桿、軸套、滾針軸承、偏心軸手柄、深溝球軸承、導(dǎo)向盤、頂頭、杠桿、底盤等零件組成。

轉(zhuǎn)動偏心軸手柄時，由于偏心軸與頂桿接觸連接，頂桿可以通過頂頭與杠桿（杠桿兩端裝有深溝球軸承）并通過深溝球軸承與底盤連接，底盤端面設(shè)有轉(zhuǎn)直齒端齒盤；手動分離裝置的安裝座端面上設(shè)有定直齒端齒盤，在卡盤分度機構(gòu)進行分度定位時，轉(zhuǎn)直齒端齒盤與定直齒端齒盤嚙合；在卡盤分度機構(gòu)分度時，轉(zhuǎn)直齒端齒盤與與定直齒端齒盤分離。偏心軸下端設(shè)有二個組合軸承，上端設(shè)有滾針軸承。

卡盤分度機構(gòu)由滾動軸承、主動齒輪、從動齒輪、大齒輪、轉(zhuǎn)臺軸承、刻度盤、帶動銷、直線滾珠導(dǎo)套、定位銷、連接銷、齒輪盤壓緊板（圓周均布）、帶動盤、游標(biāo)、密封蓋和過渡盤等零件組成。

連接在底盤后面的大齒輪通過從動齒輪與安裝在過渡盤上的主動齒輪進行嚙合?？ūP機構(gòu)的帶動盤與過渡盤之間裝有刻度盤和游標(biāo)，帶動盤后面連接工件夾緊裝置。帶動盤與過渡盤之間設(shè)有轉(zhuǎn)臺軸承。主動齒輪和從動齒輪與過渡盤之間分別通過滾動軸承進行連接。

由大齒輪、帶動銷、底盤、工件夾緊裝置、定位銷、連接銷、帶動盤、游標(biāo)和沿圓周均布的齒輪盤壓緊板組成卡盤機構(gòu)。

松開過渡盤鎖緊螺釘即可使用偏心來調(diào)節(jié)夾具的偏心。此時可以將標(biāo)準量棒放于偏心校正裝置中間，通過百分表的讀數(shù)來精確控制偏心量。

轉(zhuǎn)動偏心軸手柄帶動偏心軸推動頂桿，頂開頂頭帶動杠桿，杠桿上的深溝球軸承徑向頂開底盤并帶動轉(zhuǎn)直齒端齒盤和定直齒端齒盤進行分離。

轉(zhuǎn)動主動齒輪帶動從動齒輪再帶動大齒輪，大齒輪帶動前端由卡盤機構(gòu)一起轉(zhuǎn)動，通過刻度盤和游標(biāo)來確定角度，調(diào)整好角度后再轉(zhuǎn)動偏心軸手柄，使得轉(zhuǎn)直齒端齒盤和定直齒端齒盤重新嚙合，即可實現(xiàn)精確的分度功能。

卡盤體安裝在工件回轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置上，加工之前，首先利用偏心調(diào)節(jié)裝置按曲軸的沖程量進行調(diào)整偏心量，找出曲軸的初始相位，利用夾具的夾緊部分將曲軸固定好。在完成第一個連桿軸頸的加工后，轉(zhuǎn)動偏心軸使移動頂桿頂開端面齒輪盤，通過主、從動齒輪的傳動，根據(jù)刻度盤上的標(biāo)尺指示，將曲軸調(diào)整至指定角度，轉(zhuǎn)動偏心軸使頂桿和端面齒輪盤進行復(fù)位，以完成連桿軸頸的相位分度。

3 結(jié)語

新型的大曲軸連桿軸頸加工任意角度分度夾具目前已經(jīng)試制成功，產(chǎn)品已經(jīng)投入市場。在聽取了曲軸生產(chǎn)廠家所反饋的意見之后，總體反映良好。

該新型夾具有以下優(yōu)點：

(1)分度盤轉(zhuǎn)動時的摩擦力小，對帶動裝置的剛性要求低。

(2)采用端齒盤來帶動工件，剛性好，不會影響分度的定位精度。

(3)工件在分度時無需松開夾頭，不會產(chǎn)生重復(fù)的定位誤差。體現(xiàn)了使用一種分度夾具即可加工各類曲軸的優(yōu)點。這樣，在磨床上經(jīng)過一次裝夾后即可完成全部曲軸連桿軸徑的加工，提高了效率，降低了勞動強度，收到了明顯的經(jīng)濟效益。

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