D114柴油机曲轴斜油孔回转钻模的设计_刘美华.pdf

1、柒油机设计与造制 De si琶n &M anu fa e tur e o fDie sc lE n giQ e 1 996 年第 2 期 ( 总第75期 ) Dll4柴油机曲轴斜油孔回转钻模的设计 刘美华 岑长恩 摘要 本文叙述Dll 4柒油机曲轴连杆轴颈抖油孔的特点 , 以及加工此种 抖油 孔 用的回转钻模的设 计构思 、 动作程序 。 致使原来应在幢 床上 加工可改在摇臂钻床 上加工 , 而质量 、 精度不变 , 生产效率提 高3倍 。 叙词 曲轴 摇臂钻床钻靓钻模 1 Dll 4 柴油 机 曲轴连杆轴颈斜油孔的特点 曲轴处于主机的心脏 , 它担负着将燃烧 室燃油爆炸产生的巨大功效 进行输

2、出 , 在 整 机结构中起着脊梁骨 的作用 。 一根 曲轴的 运转完好 , 除了与其加工精 度 、 材质 、 热处理有关之外 , 还与其在工作 中给予充分的润滑 、 冷却分不开 , 连杆轴颈 斜油孔 正是 起到这样的作用 。 本文介绍的是我公 司新产品 Dll 4柴油 机曲轴连杆轴 颈斜 油孔加工用的回转钻模 的 设计 。 从 图1的工序中可以看出 , 此曲轴零 件有6档主 轴颈和6档连杆轴颈 , 连杆轴颈 相 对于主 轴轴 颈轴 线按 3个相位均匀 的12 0 。 中 心角进行布局 , 6档连杆轴颈中各以2档为组 同处在一个相位中 。 每档斜 油孔轴心 线均与 主 轴颈轴 心 线在空 间形成

3、5 7 。 夹角 , 斜 油 孔 从连杆轴 颈表面切入 与主轴颈径向油 孔轴 心 贯通 。 要钻削这样的油 孔 , 曲轴 的安放 、 定 位 、 夹 紧是比较困难的 , 显然设计 钻模具有 一定的难度 , 以往 该工序一直靠精密卧式镬 床加工 , 加工效率低 , 使用设备不经济 。 2 钻模夹具 的设 计 2 . 1 钻 模结构框 架的构思 由于6个斜 油孔均匀分布在三个相 位 斜 置于空间 , 要钻 削这样的孔必须设置有这样 两个机能的机构 : 一个是将各相连杆轴颈轴 线绕着主轴 轴颈轴线转动 , 使斜 油孔轴 线平 行通过主 轴颈 轴线 并垂 直于地 面 的平面(图 2) 。 另一个机构是

4、将主 轴颈 轴线沿 着通过它 并 垂直于地面 的平面往上逆时针转动 , 使其 轴 线 与水平面 形成3 3 “ 的交角(图3) , 才能 保证斜 油孔垂直 于地面 进行钻削加 工 。 前者 机构采 用的是承托两档主 轴颈 的两个等高定 位V形块 # 4 9 和 能够回转 垫托各连杆轴颈表 冷却腔活 塞用 的喷嘴在孔口部分形状 较 复 杂 。 许多喷嘴与供油压力控 制 的阀相组合 。 此阀的开 启决定于压力 , 也就是决 定于转 速 。 根据所要求的冷却 油量(见图2) , 可 以通过 图5所示的喷嘴直径与喷嘴前油压的 关系曲线来确定喷嘴的供 油 量 。 它适用 于 10 0 温度下粘度等级为5

5、 A E3 0的润滑油 。 对其它粘度等级的润滑油或湿度有差异时可 按原文中图5 7 (原文 图5 7 略)对计算的喷嘴 流 量进 行修正 。 几种喷嘴结构见原文的附图 。 活塞所用 的材料以及是否需要冷却 , 取决于 活塞单位 面 积 的功率和活塞的直径 , 图6是德国 马勒 (M ah le )公司 的统计图 。 蔡杰 摘 译自AVL提供 的德文资料 n n n n n l l l r 1 1 1 l卜洲洲 洲洲洲别 别散 l 目 目日 日 曰曰 1 . 6连杆颈 油孔 注 二 5连杆预油孔 3 . 4连杆颈油孔 上图标注57 “ 角是指转 过27 “ 后的投影角 面 的6个钻模座 悬臂回

6、转支座 。 图 1 抖油孔工序图 # 27 。 后者机构采用单支承 姐蹄宾于夔今 A 履 料料料 【 图2相 位 定 位位 置图 2 . 2 定位夹紧机构 的设计 根据 曲轴设计及 其工艺加工的要求 , 连 杆 轴颈上 的每个斜油孔 距 离都是以曲轴中间 开档为基 准 的(图4)故在夹具的定位 元件 上 , 首先设置一个能 锁止轴向移动 的定位块 . 4 7 , 这一元件以滑动配合卡止中间开档 , 中只愧准孔 图3 钻削加工位 置图 从而保证设计 、 工艺 、 夹具基 准一致 , 减少 定位积累 误差 , 此 元件在六 点定位中 , 限制 了油孔的X方向移 动 。 此外如在夹具整体框架构思中提

7、到的承 托主 轴颈 轴线 的两个等高 V形块 。 4 9 , 这两 个V形块安装在夹具的 平台面左右两边 , 支 一1 1 1 厂厂 一 - - - - - - - - - - - - - 卜卜一 一一一 L L L _. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 监监监监监监监 人人) ) ) r r r r r r r r r r r 户 一 “ “ “ “ “ “ “ “ “ 两两 州州州 产. 了r 勺勺勺一 份份份份份份份份 一 :一节 节节节节 牛牛 丫丫 荆荆荆 !黔 一 热热热热热热热热热热热热 ! ! ! ! ! 二二二二二二 厂孕孕孕孕孕 :甘 甘

8、飞飞于于于于于 沂 一_二 二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二 之之之之之之之之之之之之之之之之之之伪. . . . . . . . . . . 卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜 r r r r r r r r r r r r r r r r r - - - - - - - - - - - - - - - l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l , , , , , , , , , , , , , , , , 广 “ 门门门 r r r r r r r r r 迎迎口口n n n n n

9、 n n n n n n n n n n n n n n 仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁仁二 二 泣泣泣泣泣泣泣泣泣二 二二二 月月, 肠, 一一! : : : 落落落落落车车 、 、 、 、: : :岁 岁 图4 曲轴定位夹紧图 、 、 52 、 丫5 1 一一图 一一五 一一位一一一一 拆 一 一一一装 异 十洲 肠广 厂 一 曲 下t一一一 |图 68 16 承主轴颈的2 、 6档 , 领直 整根曲轴主轴颈轴 线 , 使 其平行于地 面并与回转支座的轴心 线 保持空间交叉 垂直 。 这一位置是曲轴的装拆 位置(图5) , 它 限制 了曲轴 的Y方向移动 和Y 、 Z方向的转 动 。

10、Z方向的移动 用 两块 铰链压板锁止 , 这样主 轴颈 的轴 心线位置 就 被确定下来 。 怎样确定连杆轴颈的定位呢?在夹具设 计中 , 我们把连杆轴颈的三个相位都转动 到 一个指定的空 间相位上进行定位加工 , 也就 是说当轮到加工那个开档的斜油孔时 , 就 把 那个开档的连杆轴颈绕主 轴颈轴心线转到指 定的定位加工位置上(见 图2 、 图3) 。 各连杆轴颈都配对设置有用铰链回转的 钻模座2 7 异 , 钻套 6 5 . 就安装钻模座上面 。 当 加工 那 两档连杆颈 轴斜油 孔时 , 就把配对的 钻模座定位平面转到承托其加工位置 上 , 并 用定位插销30 插入 。 此时 其余的 4 个

11、2 7 , 钻模座都得松开放下 , 脱离接触配对加工的 连杆轴颈 , 以保证加工斜油 孔的 正确位置 。 3定位尺寸及 加 工测最用基准孔的计算和确 定 为了便于精确加工和测 量钻套轴心线位 置 , 我们必须 附加设置有6个这样的 基准孔 , 每个基准孔 的轴 心线垂直通 过主 轴颈轴 心 线 , 两 轴心线的交点与斜油孔切 入口圆心联 线 , 正好与斜油孔 轴线相 交 成3 3 。 夹角(见 图3) 。 从相位定位切点M到基准孔轴 心 线 的距离h由图2可知按下列式子求得 : h =c os2 7 O x L 一d / 2 = c OS2 7“ 又6 7 . 5一7 7 . 2 / 2 =2

12、1 。 55 mm 其中L一一主轴颈 与连杆轴颈 的轴心距 d一一连杆轴颈尺寸 按 曲轴尺寸公差要求 , 取公差 值为 士0 . 0 5mm . , .无=21 . 55士0 。 0 5mm 加工时(见图3) , 基准孔 轴心 线 到 钻 套孔的轴心线距离 x 按下列尺寸求得 : 戈“3in 33 ” 义 ( 厅+几) 一 : 一,3 3 , 入 (77 . 2 4 2 1 . ,) 二 53 . 7 8mm 同样根据曲轴的设计公差要求 , 取钻模 x公 差值为士O . OZmm x= 53 . 78土0 . 02 mm 3动作程序及 原理 夹具按图4原位样态放置 , 钻模 回 转体 用气动控

13、 制 阀接上气源 , 放上曲轴 , 。 4 7 轴同 定位块卡入 主 轴颈中间开档 , 主轴 颈2 、 6档 由两个 . 4 9 V形块径向定 位支 承 , 翻上两个 . 27钻模座 , 使其定位平面垫托要加工的两 连杆轴颈 。 插上两个 。 3 0定位销 , 翻下两个 . 2 8铰链压板压紧 。 踩上踏脚板 . 8 7 , 拨叉 . 7 2通 . 6 8拨杆拨出夹具体插销 # 51 , 并推 动 阀芯 . 6 3使压缩空气由管路进入气缸后 缸 (见 图6) , 推动活塞 . 4 5及活塞杆 琳 7 7向 瓦 J 门 .t, 图6气缸在松开与夹紧状态位置示图 上运动 , 通过刹紧杆 . 3 8

14、转动螺母 毋 3 9 , 使 夹具体主轴向前端伸出 , 夹具体 母 2也随之 脱离回转座 毋 1的贴合 面 。 将夹 具体 . 2逆时 (下接 第2 0页) AB 的方程为 : (X 一火A )/( X B 一入A ) = ( Y 一YA )/ ( Y B 一 Y A ) = ( Z 一ZA )/( Z B 一 Z A ) ( X一X A ) / ( X 。一 X A ) = ( Z 一 Z A )/( Z B 一ZA ) (1) ( 2) ( Y 一 Y * )/ ( Y 。一 Y A ) = ( Z 一ZA )/( Z B 一 Z A ) 化简得 : X = Y = X 、 ( Z 。一

15、Z) 一 X B (Z 、一 Z) /(Z B 一Z、 ) Y * ( Z B 一Z ) 一Y B ( Z *一 Z )/ (Z B 一Z、 ) ( 3) 直线A B 交 于Z 二O平面 (即C圆截 面所在 平面) 其 交点座标 (X , Y) 为 : X 二 (X AZB一 X BZA )/(Z B一 Z A ) (4) Y 二 (Y AZB一 Y BZA )/ (Z 。一 Z A ) 因为直线A B与Z 二 o平面交点座标X , Y和C圆中心座 标(X c, Y、)(Z c二 o) 同一 平面 , 故两点间的距 离方程为 : e= (X 一 X c ) “ + (Y 一Yc ) “ 所以座

16、面对 中孔 的跳动为 : (5) 八E =Ze二2 ( X一X e ) z + 6 注意事项 (1)在选 择样品时 , 尽 可能选择座面 和中孔 的形 状及 粗糙度精度 _ 乘者 , 以减少 对跳动误差 的影响 。 ( 2) 该计算公 式对类 似 的某一圆截 面 (Y 一Ye ) 艺/“ (6) 相对内外圆柱的同轴度及跳 动差 测 量均有 效 。 原稿收至 ,1日期 为1 9 9 6年1月20 日 (上接第1 7页) 针回 转 3 3 “ 到加工位 置 , 松开踏 脚 板 # 8 7 定 位插 销 。 5 1 插 入定位套 . 5 2 , 与此同时 阀芯 , 6 3 换 位 , 压 缩空气转 由前缸 进入 , 推动 活 塞 . 4 5 , 活塞杆 舒7 7 反向朝下运动 , 动作刹 紧杆 . 3 8拉转螺母 书 3 9 , 夹具体主 轴向后端 伸出将夹具体 2回转座 # 1在结合面紧紧 贴 牢 , 夹具全部定位夹紧完毕 , 钻头可伸入 钻