V型柴油機機體精加工頂面孔工藝

張志強，劉桂行

濰柴重機股份有限公司 山東濰坊 261108

1 序言

V型柴油機是氣缸以一定的夾角對稱排列在曲軸兩側(cè)的柴油機，相對L型直列柴油機來說，V型柴油機具有振動小、運行平穩(wěn)、占用空間小和便于布置等優(yōu)點。但V型柴油機結(jié)構(gòu)復雜、制造成本高，特別是機體加工比L型復雜很多，這就要求在工藝設(shè)計過程中，應根據(jù)V型機體的形狀特點進行設(shè)計；同時在夾具設(shè)計、工件定位和坐標系的建立等方面，要因地制宜、勇于創(chuàng)新，使加工出的產(chǎn)品完全達到圖樣要求。據(jù)此，在試制我公司新產(chǎn)品12V170柴油機機體時，在精加工頂面孔的工藝設(shè)計中，摒棄了直列工藝設(shè)計理念，經(jīng)過多次生產(chǎn)試驗和整改，獲得了正確的加工方法，加工出合格的機體。下面對12V170機體精加工頂面孔工序的加工工藝進行探討和分析。

2 12V170機體形狀

圖1為12V170柴油機機體后端，圖2為機體側(cè)面。機體氣缸孔共12個，以90°夾角對稱排列在主軸孔的兩邊，每排6個氣缸孔，與之對應的頂面A和頂面B夾角也為90°。主軸孔共有7個，第1、第7主軸孔間距為1600mm。

圖1 12V170柴油機機體后端

圖2 機體側(cè)面

3 機體頂面孔原精加工工藝

機體頂面孔的精加工是最后一道精加工工序，是關(guān)鍵工序。這兩頂面上有上下缸孔、挺桿孔、銷孔和缸蓋螺栓孔等，為保證基準統(tǒng)一，定位基準和前面精加工工序一樣，采用底面和底面上2個φ25H7銷孔定位，設(shè)計基準是機體兩端第1、第7主軸孔公共軸線和止推面[1]。該工序在龍門加工中心上完成，夾具為45°斜胎。原精加工工藝為：①夾具裝在工作臺上，定位、找正和夾緊。②機體吊放在夾具上，插入兩定位銷，夾緊。③找出主軸孔和止推面坐標原點，建立坐標系。④加工頂面A孔系。⑤松開機體壓板，吊起機體，旋轉(zhuǎn)180°，吊放在夾具上，插入兩定位銷，夾緊。⑥找出主軸孔和止推面坐標原點，建立坐標系。⑦加工頂面B孔系。⑧卸下工件。

4 原工藝存在的問題

機體定位夾緊后，用百分表檢測第1和第7主軸孔位置度，發(fā)現(xiàn)水平方向誤差為0.18mm，垂直方向誤差為0.20mm，理論上這兩項均在0.02mm之內(nèi)為合格，實測值與理論值相差較大。于是，從人、機、料、法、環(huán)和測6個方面入手，查找位置度超差原因[2]，得出如下結(jié)論。

1）2個φ25mm定位銷插入底面定位孔很困難。原因是機體的重心垂線與兩定位銷中心線成45°角，再加上機體很重，即使插入定位銷，銷和孔也不是自由狀態(tài)定位，而是定位銷和機體產(chǎn)生變形，形成定位誤差。

2）機體裝在45°斜胎夾具上，其重心垂線遠遠偏離底面，產(chǎn)生了傾覆力矩，使機體底面與斜胎定位塊不能很好地接觸，從而產(chǎn)生縫隙，也形成了定位誤差。經(jīng)多次試驗，這個誤差很難消除[3]。

5 解決方案

針對以上問題，提出如下解決方案。

1）取消底面和底面上2個φ25H7銷孔定位方式，采用底面（3點）、底部側(cè)面（2點）和底部端面（1點）定位。

2）因傾覆力矩導致定位誤差很難消除，故增加找正兩端主軸孔位置工步，確保兩端主軸孔位置誤差在0.02mm合理范圍之內(nèi)。

6 整改措施

具體的整改措施如下。

1）在夾具上增加2個可調(diào)側(cè)面定位塊和1個端面定位塊，2個可調(diào)側(cè)面定位塊在機體底部側(cè)面兩端，用它調(diào)整機體第1、第7主軸孔Z方向位置。機體的定位、找正如圖3所示。

圖3 機體的定位、找正

2）夾具在工作臺上定位、找正和夾緊后，在夾具右側(cè)，機體第1、第7主軸孔對應的位置，水平方向和垂直方向上各精銑2個找正面，以此作為參照面找正主軸孔的位置。

7 找正第1、第7主軸孔位置的方法和步驟

找正第1、第7主軸孔位置的方法和步驟如下。

1）垂直方向（Z向）找正原理如圖4所示。用百分表分別找出第1、第7主軸孔與之對應的水平找正面1、2在Z軸方向的落差AD和BC，移動工作臺，找出水平找正面1、2的落差EC（EC為定值）。微微松開機體壓板，以第1主軸孔端可調(diào)定位塊為支點，調(diào)整第7主軸孔端可調(diào)定位塊，使第7主軸孔在Z軸方向向上移動位移FE，重新檢測落差AD和BC，若（BC－EC）和AD之差在±0.02mm之內(nèi)，則為合格，否則繼續(xù)調(diào)整[4]。完成后，夾緊機體。注意，若C點比D點低，則（BC－EC）應為（BC＋EC）。

圖4 垂直方向找正原理

圖4說明如下：第1、第7主軸孔與之對應的兩水平找正面的落差AD、BC和兩孔間距AB、兩水平找正面間距CD組成一個梯形ABCD，機床工作臺X軸軸線（圖4中的點劃線）交BC于E點，過D點作DF平行于AB，因FC很小，故平行四邊形ABFD近似于矩形，EC為水平找正面1、2在X軸方向的落差，F(xiàn)E就是第7主軸孔在垂直方向向上移動的位移。

2）水平方向（Y向）找正原理如圖5所示。垂直方向找好后，用百分表分別找出第1、第7主軸孔與之對應的垂直找正面3、4在Y軸方向的落差G K和H J，移動工作臺，找出垂直找正面3、4的落差MJ。微微松開夾具壓在工作臺上的壓板，以第1主軸孔端的水平調(diào)整裝置為原點，調(diào)整第7主軸孔端水平調(diào)整裝置，使第7主軸孔在水平方向向右移動位移NM，然后移動機床工作臺，檢測垂直找正面3、4的落差，若找正面4比找正面3高（NM＋MJ）±0.02mm，則為合格，否則繼續(xù)調(diào)整。完成后夾緊夾具壓板。注意，若J點比K點低，（NM＋MJ）應為（NM－MJ）。

圖5 水平方向找正原理

圖5說明如下：第1、第7主軸孔與之對應的兩垂直找正面的落差GK、HJ和兩孔間距GH、兩垂直找正面間距JK組成一個梯形GHJK，機床工作臺X軸軸線（圖5中的點劃線）交HJ于M點，過K點作KN平行于GH，因NJ很小，故平行四邊形KGHN近似于矩形，MJ為垂直找正面3、4在Y軸方向的落差，NM就是第7主軸孔在水平方向向右移動的位移。

需要說明的是，兩端主軸孔垂直方向找正調(diào)整的是機體，而水平方向找正調(diào)整的是夾具，因工作臺平面度精度較高，夾具在工作臺上的微小位移不會引起兩端主軸孔垂直方向位置變化[5]，所以兩個方向調(diào)整順序不能改變。在松開壓板調(diào)整時，操作人員一定要掌握松開壓板的尺度，不能完全松開，以使機體（或夾具）能輕微移動為好。

8 改進后的精加工工藝

改進后的精加工工藝為：①夾具裝在工作臺上，定位、找正和夾緊。②機體吊放在夾具上，定位、夾緊機體。③找正第1、第7主軸孔垂直、水平方向位置，確定第1、第7主軸孔和止推面坐標原點，建立坐標系。④加工頂面A孔系。⑤松開機體壓板，吊起機體，旋轉(zhuǎn)180°，吊放在夾具上，定位、夾緊機體。⑥找正第1、第7主軸孔垂直、水平方向位置，確定第1、第7主軸孔和止推面坐標原點，建立坐標系。⑦加工頂面B孔系。⑧卸下工件。

9 結(jié)束語

改進后的工藝取消了一面兩孔定位方式，增加了找正兩端主軸孔位置工步，雖然增加了找正時間，但是解決了裝夾困難、定位不準確的難題，實現(xiàn)了工序基準與設(shè)計基準重合，保證了加工質(zhì)量。特別是兩個方向找正的方法，是經(jīng)過多次實踐得出的經(jīng)驗，圖示一目了然、簡單易懂，操作人員很容易掌握，具有一定的應用價值。

專家點評

文章針對機體精加工頂面孔工序進行工藝分析，根據(jù)V型機體的形狀特點，在夾具設(shè)計和工件定位方面靈活運用、敢于創(chuàng)新，通過找正兩端主軸孔的位置，獲得了正確的加工方法。

文章的亮點是機體兩端主軸孔在垂直和水平兩個方向上的找正方法，圖文清晰、簡單易懂，具有很強的可操作性和實用性。