發(fā)動(dòng)機(jī)短軸鉸孔工藝改進(jìn)與工裝設(shè)計(jì)

李國慶

摘要：燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的減震器和曲軸通過短軸進(jìn)行連接，為了保證曲軸與減震器的同軸度，必須在短軸和曲軸上進(jìn)行鉸孔，安裝定位螺栓。工藝改良前通過人工進(jìn)行手動(dòng)鉸孔，精度無法保證，通過對鉸孔工藝進(jìn)行改進(jìn)，制作鉸孔工裝，實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)鉸孔工作，提高了鉸孔質(zhì)量，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)保證了機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：鉸孔;發(fā)動(dòng)機(jī)短軸;工藝;工裝

0 ?引言

發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與減震器之間的連接件稱為短軸，是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分。機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性與短軸的連接精度有直接的關(guān)系。為保證曲軸和減震器的同軸度要求，在安裝短軸時(shí)需保證其定位止口與曲軸的同軸度，需要找正后用定位螺栓相互固定，因此就要求安裝短軸和曲軸時(shí)找正后同鉸6處定位螺栓孔。但鉸孔時(shí)一般采用手動(dòng)鉸孔，進(jìn)給方式為敲擊進(jìn)給，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)鉸刀，無法保證鉸孔的圓度和直線度，達(dá)不到圖紙要求，而且操作量大，耗時(shí)多，經(jīng)常損壞鉸刀，因此為了減少操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，制作一種專用工裝對短軸鉸孔工藝進(jìn)行改良，從而實(shí)現(xiàn)高效鉸孔加工，提高鉸孔質(zhì)量，保證鉸孔的圓度和直線。

1 ?影響鉸孔質(zhì)量的原因分析

1.1 鉸孔后孔的孔徑過大的原因分析

孔徑過大的主要原因是在鉸孔時(shí)，一般先用錐形手用鉸刀放入底孔進(jìn)行粗鉸，這一過程中用銅棒敲擊鉸刀進(jìn)行進(jìn)給，無法保證鉸刀與工件同心，退刀時(shí)采用反轉(zhuǎn)退刀，也會(huì)擠傷孔壁，導(dǎo)致孔的圓柱度達(dá)不到要求，呈橢圓形。精鉸時(shí)直接將鉸刀放入粗鉸的孔中進(jìn)行鉸孔，導(dǎo)致精鉸后的孔直徑偏大。

1.2 鉸孔后孔的粗糙度差的原因分析

表面粗糙度差的原因是在鉸孔時(shí)敲擊進(jìn)給，進(jìn)給量過大，易發(fā)生卡刀，需要退刀后重新鉸孔，在敲擊時(shí)容易使鉸刀的刀刃磨損，如不能及時(shí)更換，就會(huì)導(dǎo)致孔的表面粗糙度達(dá)不到圖紙要求。

2 ?工藝改進(jìn)與工裝設(shè)計(jì)

2.1 提出工藝改進(jìn)方案

為了解決鉸孔質(zhì)量不高的問題，技術(shù)、生產(chǎn)和車間相互配合組建一個(gè)研發(fā)小組。針對這個(gè)問題提出了以下三個(gè)方案。

2.1.1 方案一

發(fā)動(dòng)機(jī)短軸鉸孔仍采用手動(dòng)鉸孔方式，選用新型硬質(zhì)合金鉸刀，由原來的粗鉸、精鉸兩個(gè)工步完成，改進(jìn)到粗鉸、半精鉸、精鉸三個(gè)工步完成鉸孔工序。減少每一工步的切削量，提高鉸孔質(zhì)量。

2.1.2 方案二

發(fā)動(dòng)機(jī)短軸鉸孔仍采用手動(dòng)鉸孔方式，設(shè)計(jì)一種鉸孔專用鉆套，可以保證鉸刀在進(jìn)給時(shí)的直線度不會(huì)產(chǎn)生偏差，提高鉸孔質(zhì)量。

2.1.3 方案三

發(fā)動(dòng)機(jī)短軸鉸孔采用半自動(dòng)鉸孔方式，設(shè)計(jì)一套專用鉸孔工裝，替代手動(dòng)加孔方式，保證孔的圓度與直線度，同時(shí)提升孔的表面粗糙度。

方案一、方案二均為手動(dòng)鉸孔，優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)性較高，容易實(shí)現(xiàn)，兩種方案分別是通過增加工步降低每一工步切削量和設(shè)計(jì)專用鉸刀導(dǎo)套，這兩種方案都只是在一定程度上提高鉸孔質(zhì)量，手動(dòng)鉸孔的缺點(diǎn)很明顯，進(jìn)給時(shí)需要銅錘敲擊鉸刀，進(jìn)給量過大，易損害鉸刀，孔的直線度得不到保證，倒轉(zhuǎn)退刀會(huì)對孔壁造成傷害，從而達(dá)不到圖紙粗糙度的要求，同時(shí)手動(dòng)鉸孔效率低，工作量也比較大。方案三為半自動(dòng)鉸孔，優(yōu)點(diǎn)是可以高效的實(shí)現(xiàn)短軸與曲軸的同鉸孔加工，并能夠提高其加工質(zhì)量，避免手動(dòng)鉸刀的頻繁損壞。缺點(diǎn)是工裝結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期長。為了徹底解決鉸孔問題，選用方案三實(shí)施。

2.2 鉸孔工裝設(shè)計(jì)過程簡述

鉸孔工裝設(shè)計(jì)初期去現(xiàn)場測量采集數(shù)據(jù)，短軸兩法蘭間可利用的空間有限，通過對照圖紙，對鉸孔工裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)，主要從動(dòng)力裝置、進(jìn)給方式、定位方式、鉸刀的連接方式等幾個(gè)方面著手。

①動(dòng)力裝置的選用考慮到空間有限，傳統(tǒng)的電動(dòng)馬達(dá)體積過大不符合要求，同時(shí)鉸孔時(shí)要求低轉(zhuǎn)速和高輸出扭矩，最終選定了一種微型氣動(dòng)馬達(dá)作為動(dòng)力輸出。

②導(dǎo)向與進(jìn)給方式選用了兩個(gè)導(dǎo)柱導(dǎo)向，滾珠絲杠手動(dòng)進(jìn)給。滾珠絲杠可以充分發(fā)揮它剛性強(qiáng)、傳動(dòng)效率高、靈敏度高的特點(diǎn)。在滾珠絲杠的一端安裝手輪，用手旋轉(zhuǎn)手輪帶動(dòng)滾珠絲杠前進(jìn)，更加輕松和穩(wěn)定。采用導(dǎo)柱導(dǎo)套相互配合的方式進(jìn)行導(dǎo)向，將導(dǎo)柱大頭端和導(dǎo)套分別過盈配合液氮冷裝入固定板和導(dǎo)向板中，在使用中兩根導(dǎo)柱和一根滾珠絲杠共同配合實(shí)現(xiàn)鉸刀的水平方向的前進(jìn)和后退，保證了鉸孔時(shí)的直線度。

③定位方式選用可調(diào)節(jié)的V形鐵進(jìn)行定位，鉸孔工裝需要固定在發(fā)動(dòng)機(jī)短軸上，唯一可以進(jìn)行定位的地方是短軸的軸頸，對軸類零件定位一般采用V形塊進(jìn)行定位，考慮到鉸孔工裝要適配不同的機(jī)組，不同機(jī)組的短軸軸徑不同，為做到不同機(jī)組之間的通用型將鉸孔工裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成四塊可以移動(dòng)的三角形鐵，兩兩組合成兩對可調(diào)節(jié)V形塊，分別用螺栓固定在鉸孔工裝的前端和后段。在使用時(shí)只需要將螺栓松開，通過打表調(diào)整到合適位置再將螺栓擰緊即可，換機(jī)組實(shí)用時(shí)需重新調(diào)整V形塊的位置。

④固定方式采用螺栓緊固，鉸孔工裝與短軸的固定通過在固定版U形孔和短軸螺栓孔之間穿入螺栓進(jìn)行固定;氣動(dòng)馬達(dá)的固定是將氣動(dòng)馬達(dá)放入移動(dòng)板預(yù)留的孔中，在斜下方擰入兩個(gè)螺栓，靠擠壓力將氣動(dòng)馬達(dá)固定到移動(dòng)板上。

⑤鉸刀與輸出軸的連接是通過設(shè)計(jì)專用的套筒進(jìn)行剛性連接，將機(jī)用鉸刀的連接軸與氣動(dòng)馬達(dá)的輸出軸分別打定位孔，套入套筒后后用圓錐銷進(jìn)行固定，當(dāng)機(jī)用鉸刀磨損嚴(yán)重時(shí)只需將圓柱銷取出即可進(jìn)行更換鉸刀。

⑥半自動(dòng)氣動(dòng)鉸刀使用方法：

使用時(shí)將氣動(dòng)鉸刀工裝放到短軸上，將固定板和短軸用螺栓固定，打表調(diào)節(jié)V形塊后固定，氣動(dòng)馬達(dá)通壓縮空氣，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)手輪，即可開始鉸孔。

2.3 現(xiàn)場安裝調(diào)試

短軸鉸孔工裝零部件到齊后在現(xiàn)場按照圖紙技術(shù)要求進(jìn)行裝配調(diào)試，在上機(jī)鉸孔時(shí)發(fā)現(xiàn)短軸與減震器相連接的孔位與固定板的三個(gè)U形孔容易產(chǎn)生錯(cuò)孔的現(xiàn)象，經(jīng)過現(xiàn)場測量對固定板上三個(gè)U形孔進(jìn)行改進(jìn)，用銑床將三個(gè)U形孔連接成一個(gè)，這樣就解決了孔位對不準(zhǔn)的問題。

后期在使用時(shí)又發(fā)現(xiàn)氣動(dòng)馬達(dá)固定不牢固，在鉸孔時(shí)阻力過大導(dǎo)致氣動(dòng)發(fā)達(dá)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，針對這一問題，制作了馬達(dá)防轉(zhuǎn)套，一段固定在氣動(dòng)馬達(dá)尾部另一端用螺栓固定到移動(dòng)塊上，解決了氣動(dòng)馬達(dá)在鉸孔時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的問題。

3 ?總結(jié)

通過對鉸孔過程中發(fā)現(xiàn)的問題的進(jìn)行分析，找到影響鉸孔質(zhì)量的原因，針對其進(jìn)行工藝改進(jìn)，然后制定初步改進(jìn)方案，并查閱相關(guān)資料，成立設(shè)計(jì)小組設(shè)計(jì)新型工裝，聯(lián)系生產(chǎn)廠家制作，進(jìn)行現(xiàn)場安裝調(diào)試，根據(jù)現(xiàn)場反饋對圖紙進(jìn)行修改，對短軸鉸孔工裝進(jìn)行改良，再進(jìn)行現(xiàn)場測試，最終使鉸的孔能滿足圖紙要求。

4 ?發(fā)展方向

在日常生產(chǎn)過程中，很多工序依賴著工人們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)裝配的過程中難免會(huì)出現(xiàn)偏差，會(huì)遇到一些孔位偏差，定位不準(zhǔn)確，裝配過程中發(fā)生干涉，很多諸如此類的問題，這時(shí)候我們就需要考慮如何去解決這些問題，能否通過采用新工藝，選用新材料，制作新工裝，使一些工序由人工完成轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器與人工相互配合完成，甚至是完全替代人工去生產(chǎn)。能否對老舊的生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)，多參觀多學(xué)習(xí)新的制造工藝，將先進(jìn)技術(shù)融合到其中，根據(jù)企業(yè)情況制定出最適合自己生產(chǎn)的工藝來，這才是一個(gè)企業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

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