加工船用曲軸兩端孔專(zhuān)用機(jī)床的夾持定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

孫彬

對(duì)于加工船用曲軸兩端孔專(zhuān)用機(jī)床來(lái)說(shuō)，卡具部分應(yīng)該是名符其實(shí)的核心部件，該機(jī)床的夾具部分包括：夾緊松開(kāi)油缸、夾緊松開(kāi)壓板、軸向定位油缸角向定位油缸、軸向定位面、角向定位面、主軸頸支撐V型支架等部分組成。首先將專(zhuān)用檢棒放置在兩個(gè)V型座上，通過(guò)調(diào)整V型座上的調(diào)整塊來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)V型座的等高和同心，根據(jù)不同主軸頸直徑來(lái)更換調(diào)整塊保證夾具的中心高一致，調(diào)整好后將被加工曲軸放置在調(diào)整塊上，然后通過(guò)軸向定位油缸帶動(dòng)撥桿推動(dòng)曲軸，使曲軸的軸向定位面靠在V型座上的定位塊上（見(jiàn)圖一），確保每個(gè)被加工零件的孔深淺一致，接下來(lái)角向定位油缸推動(dòng)曲軸的連桿頸將曲軸角向位置定住，為保證曲軸放在夾具上連桿頸和主軸頸在豎直方向上在同一直線(xiàn)上，可通過(guò)改變角向定位示意（圖二）中的調(diào)整塊厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)該項(xiàng)精度也直接影響到被加工零件的加工精度，最后通過(guò)夾緊松開(kāi)油缸將曲軸夾緊。完成整個(gè)定位夾緊動(dòng)作。夾具壓緊塊采用旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，非壓緊狀態(tài)下壓塊長(zhǎng)度方向上與曲軸平行，以方便上料，當(dāng)實(shí)施壓緊時(shí)，壓塊一面向下靠近曲軸一面轉(zhuǎn)動(dòng)，使受力點(diǎn)接近曲軸的最高點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)曲軸的壓緊.壓塊松開(kāi)時(shí)，一面松開(kāi)曲軸一面轉(zhuǎn)動(dòng)，使其自身平行曲軸軸向。整個(gè)壓緊裝置位于曲軸的后面避免了以往壓緊裝置在前面礙于上下料.由于被加工零件屬細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)件，加工又在兩端，而且被加工零件的長(zhǎng)度變化范圍又較大：1500-3500mm，為此，我們把夾具單元分為兩個(gè)獨(dú)立的部分，這兩個(gè)部分，都可以沿Z軸方向運(yùn)動(dòng)，人工調(diào)整相互間的距離，調(diào)好后人工鎖緊，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同長(zhǎng)度、不同品種的加工，左、右?jiàn)A具座上，分別安裝有定位V形鐵和夾緊油缸，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊和松開(kāi)，夾緊時(shí)壓桿與曲軸軸線(xiàn)垂直，抬起時(shí)旋轉(zhuǎn)90?，與曲軸軸線(xiàn)平行，讓開(kāi)曲軸上方位置。

軸向定位油缸和角向定位油缸主要是克服曲軸在V型座上的重力摩擦力，而且V型座上的調(diào)整塊表面光潔度很好，因此摩擦力很小不要校核油缸及活塞桿的大小。

切削力、夾緊力、油缸尺寸、油壓大小校核：

如左圖進(jìn)行受力分析，由于曲軸是不動(dòng)的因此合力為零，可列方程如下：

N1*cos45°+N2*cos45°=+P①

N1*sin45°=N2*sin45°②

解方程為工件重量200Kg上式中只有一個(gè)未知數(shù)，P

可列杠桿平衡方程

P左*300=P右*360（P右就是P）③

P左+P右=P總（P總就是液壓缸產(chǎn)生的壓力）④

根據(jù)液壓原理中液壓缸壓力計(jì)算公式：P總系統(tǒng)壓力P系統(tǒng)壓力為5MPaD=100mmd=65mmπ取3.14帶入上式

P總=22667N=2313Kg*f將P總帶入③④P左=1261P右=1051

即P=1051帶入①②N1=N2=1064Kg*f

力偶是由兩個(gè)力組成的特殊力系，它的作用只改變物體的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。因此，力偶對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)，可用力偶矩來(lái)度量，而力偶矩的大小為力偶中的兩個(gè)力對(duì)其作用面內(nèi)某點(diǎn)的代數(shù)和，其值等于力與力偶臂的乘積即F*d，與矩心位置無(wú)關(guān)。因此切削力矩只和切削力和孔的大小有關(guān)。

根據(jù)被加工零件的材質(zhì)，被加工孔的直徑（按大于最大孔Φ22mm來(lái)計(jì)算）鉆削產(chǎn)生的力矩M切=F*dF為切削力

按照GUHRING（德國(guó)鈷領(lǐng)）鉆削樣本中提供的資料，來(lái)選取切削參數(shù)，所加工的曲軸為42CrMoA，來(lái)選取切削速度和進(jìn)給率代號(hào)（確定進(jìn)給率）因此計(jì)算出F=3857N，M切=F*d=3857*0.022=85N.m。當(dāng)滿(mǎn)足壓板壓力產(chǎn)生的摩擦力矩加上重力產(chǎn)生的摩擦力矩大于鉆削力矩就能保證在鉆削過(guò)程中的工件穩(wěn)定性，完成加工。

上面已經(jīng)計(jì)算出正壓力和重力產(chǎn)生的摩擦力P、N1、N2根據(jù)公式MP=P*f*r（r為被夾壓曲軸的軸頸見(jiàn)表一12M26為Φ117.8的一半），摩擦系數(shù)f取光滑對(duì)光滑0.2，

MP=1051*9.8*0.2*0.0589=121N.m

MN1=122.8N.m

MN2=122.8N.m

總的摩擦力矩=121+122.8+122.8=366.6N.m>85N.m證明摩擦產(chǎn)生的力完全可以保持工件不旋轉(zhuǎn)。滿(mǎn)足夾緊要求。由于有可能加工更大的孔，所以安全系數(shù)比較高。以備后續(xù)加工其他零件用。

（作者單位：沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)成套設(shè)備有限責(zé)任公司）