專利名稱：曲柄圓滑塊組合式曲軸的加工方法及其專用夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及曲柄圓滑塊機(jī)構(gòu)，特別是曲柄圓滑塊機(jī)構(gòu)組合式曲軸的加工方法。本發(fā)明同時提供用于該方法的專用夾具。
背景技術(shù)：
曲柄圓滑塊機(jī)構(gòu)是一種用于替代傳統(tǒng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)的往復(fù)-旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)中沒有連桿，使整個機(jī)構(gòu)的尺寸能夠小于傳統(tǒng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，并且整個機(jī)構(gòu)的動平衡效果顯著改善。在上述機(jī)構(gòu)中，圓滑塊需要通過其偏心孔套在曲軸的曲柄銷上，由于曲軸的兩端設(shè)置有曲柄、主軸頸，曲柄銷封閉在中間，裝配時，圓滑塊沒有直接套在曲柄銷上的安裝條件。 為解決上述問題，可以將圓滑塊設(shè)計(jì)為組合式圓滑塊，即圓滑塊在偏心孔位置分開為兩個部分，兩個部分可以通過螺栓等零件組合在一起，這樣，就可以將上述圓滑塊安裝在曲柄銷上。由于上述方式明顯削弱了圓滑塊的強(qiáng)度，在實(shí)踐中一般不會采用這種設(shè)計(jì)。另外一個比較可行的解決方案是采用組合式曲軸。名稱為“用于內(nèi)燃機(jī)或壓縮機(jī)曲軸的零件、曲軸及內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)”，專利申請?zhí)枮?00810226417. 4的中國專利即提供了一種組合式曲軸。根據(jù)不同的具體情況，該組合式曲軸有不同的具體形式。以該專利的說明書具體實(shí)施方式
的第一實(shí)施例提供的一種小型二沖程單缸發(fā)動機(jī)的組合曲軸為例，該曲軸包括一個單拐和一個曲柄，所述單拐上設(shè)置曲柄銷，該曲柄銷一端設(shè)置有主軸頸和曲柄臂，另一端開放。所述曲柄銷的開放的端部設(shè)計(jì)為錐端，該錐端與曲柄上設(shè)置的錐孔相配合。安裝時，將圓滑塊通過上述曲柄銷的開放的端部套入后，再將所述曲柄與曲柄銷相配合，將兩個零件安裝在一起，形成完整的曲軸。上述實(shí)施例只是該專利提供的一個實(shí)施例，在該專利中，還提供了采用雙拐機(jī)構(gòu)和兩個單獨(dú)制成的曲柄形成的組合曲軸的形式，以及其它更為復(fù)雜的組合式曲軸。上述組合式曲軸解決了圓滑塊與曲軸裝配的問題，并且不會出現(xiàn)采用前述的組合式圓滑塊方案造成的圓滑塊的強(qiáng)度的顯著下降。通過上述專利申請中公開的曲柄和單拐(或者雙拐)的特殊的定位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠保證曲柄、曲柄銷、曲軸頸各個部分的相位關(guān)系準(zhǔn)確，保證曲柄銷軸線和曲軸軸線平行共面，并具有良好的可拆卸性。因此，采用上述組合式曲軸成為曲柄圓滑塊機(jī)構(gòu)的最佳選擇。但是，上述曲軸本身的加工存在很多難點(diǎn)。對于曲軸而言，確保曲柄銷軸線和曲軸軸線平行共面等形位關(guān)系非常重要。組成上述組合式曲軸的不同零件加工后，組合在一起形成完整的曲軸時，通常無法滿足曲軸各部分的形位關(guān)系的要求。為了解決上述問題，需要采用更為合適的零件加工方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供曲柄圓滑塊組合式曲軸的加工方法，該方法能夠保證組合式曲軸各個部分加工完成后組裝成為完整曲軸時，曲軸各個部分的形位關(guān)系符合設(shè)計(jì)要求。本發(fā)明同時提供一種用于上述加工方法的專用夾具。本發(fā)明提供一種加工曲柄圓滑塊組合式曲軸的方法，
采用具有完整曲軸形狀的曲軸毛坯作為加工原料； 夾持曲軸毛坯的外周面，在其軸向的兩端面加工中心孔，以及切削曲軸兩端面為平
面；
以兩端面中心孔為基準(zhǔn)，在曲軸毛坯軸向的兩端，分別從端面向內(nèi)加工一段外周面，獲得位于曲軸毛坯兩端的光滑外周面；
以專用夾具的定位塊以內(nèi)止口從曲軸毛坯兩端套裝在上述光滑外周面上，將其旋轉(zhuǎn)到合適的位置，并通過定位結(jié)構(gòu)將兩端的定位塊固定為一體；所述合適位置，即兩端的定位塊的曲柄銷定位孔連線通過曲軸毛坯曲柄銷段的大致中心位置；所述定位塊的內(nèi)止口內(nèi)徑與其套裝的光滑外周面的外徑尺寸相配；
以鉆頭通過所述定位塊的曲柄銷定位孔，在曲軸毛坯兩端面打出曲柄銷中心孔；
去除夾具；
以中心孔為定位基準(zhǔn)，加工曲軸毛坯的主軸頸外周面、曲柄外周面；以及以所述曲柄銷中心孔為定位基準(zhǔn)，加工曲柄銷各段外周面，包括曲柄銷圓柱段的外周面、曲柄銷前端的錐面、曲柄銷與曲柄的過渡段外周面；
垂直于曲軸軸線分切該曲軸，將其分為曲柄段、曲拐段，其中曲柄段包括曲柄銷與曲柄的過渡段；
以所述過渡段外周面為基準(zhǔn)，以該曲柄的外端面上的曲柄銷中心孔為中心，在曲柄上加工與曲柄銷前端錐面對應(yīng)的錐孔；
將曲柄段的過渡段以及軸向的多余長度切除，獲得所需尺寸的曲柄。優(yōu)選的，所述專用夾具的定位塊具有與曲軸端面的中心孔對應(yīng)的中心通孔，該中心通孔的圓心即為定位塊內(nèi)止口的圓心；將夾具旋轉(zhuǎn)到合適的位置，并使用定位結(jié)構(gòu)將兩端的定位塊固定為一體后，使用頂尖，從兩端通過該中心通孔，頂住位于曲軸毛坯兩端面上的中心孔；該中心通孔為光孔，則頂尖的圓柱面的外徑和所述中心通孔的內(nèi)徑配合，該中心通孔為螺紋孔，則頂尖的圓柱面為與其配合的螺紋段，頂尖以螺紋配合的旋入方式通過該中心通孔；頂尖頂住中心孔后，進(jìn)行所述打出兩組曲柄銷中心孔的步驟。優(yōu)選的，所述以兩端面中心孔為基準(zhǔn)，在曲軸毛坯軸向的兩端，分別從端面向內(nèi)加工一段外周面，獲得位于曲軸毛坯兩端的光滑外周面的步驟中，所述兩端的光滑外周面為具有相同直徑要求和公差要求的外周面。優(yōu)選的，所述專用夾具上的定位結(jié)構(gòu)為位于定位塊四角的通孔，所述通過定位結(jié)構(gòu)將兩端的定位塊固定為一體，具體是以穿過上述通孔的長螺栓將位于兩端的兩個定位塊固定為一體。優(yōu)選的，所述曲軸為具有兩段或者兩段以上曲柄銷的曲軸；所述夾專用具的定位塊的曲柄銷定位孔為兩個，并且其中心連線通過其內(nèi)止口圓心。優(yōu)選的，所述曲軸為具有一段曲柄銷的曲軸；所述專用夾具的曲柄銷定位孔為一個。本發(fā)明同時提供一種加工曲柄圓滑塊組合式曲軸的專用夾具，該專用夾具包括兩個可通過定位結(jié)構(gòu)定位夾持在曲軸毛坯兩端的一對定位塊，所述定位塊整體為板狀，其一面設(shè)置有一圈內(nèi)止口，該內(nèi)止口的內(nèi)徑和加工后的曲軸毛坯某一端的外周面外徑相配，該內(nèi)止口內(nèi)為一光滑的抵靠平面；所述抵靠平面至少設(shè)置有一處通孔，該通孔為曲柄銷定位孔，其圓心距離所述內(nèi)止口的圓心的距離等于待加工曲軸的曲軸軸線和曲柄銷軸線之間的距離；定位塊的內(nèi)止口之外的位置，設(shè)置有能夠?qū)⑾鄬Φ膬蓚€定位塊連接在一起的定位結(jié)構(gòu)；該專用夾具還包括將兩個定位塊連接在一起的連接件。優(yōu)選的，該定位塊內(nèi)止口內(nèi)的抵靠平面的中心，即內(nèi)止口的圓心位置設(shè)置有一處通孔，該通孔稱為中心通孔；所述的中心通孔為光孔或者螺紋孔。優(yōu)選的，所述抵靠平面上設(shè)置有兩處曲柄銷定位孔，分別位于內(nèi)止口圓心的兩側(cè)。優(yōu)選的，所述定位塊的橫截面為方形，所述定位結(jié)構(gòu)為設(shè)置在四角的通孔或者螺紋孔；通過長螺栓能夠?qū)⒎謩e與曲軸毛坯兩端面配合的定位塊相互定位夾持為一體。本發(fā)明提供曲柄圓滑塊組合式曲軸的加工方法，該方法的特點(diǎn)是，使用一個完整的曲軸毛坯為加工原料，該毛坯包括了待加工的曲軸各部件的加工原型，即包括曲柄段和 曲拐段，并且在兩者的交界處設(shè)置一段過渡段。先切削該毛坯兩端面以及在兩端面上加工出中心孔，利用中心孔加工出位于該曲軸毛坯兩端部的外周面。然后使用專用夾具與該曲軸毛坯兩端面以及上述位于兩端部的外周面配合，使用固定裝置，將兩端的夾具固定為一體。繼而，通過夾具上設(shè)置的曲柄銷定位孔加工出曲柄銷中心孔。然后，以曲軸端面的中心孔為定位基準(zhǔn)，加工曲柄的外周面和曲拐的曲軸頸外周面；以及以曲柄銷中心孔為定位基準(zhǔn)，加工曲柄銷外周面(包括曲柄銷的圓柱段和錐端)，以及所述過渡段的外周面。然后以過渡段和曲柄銷的交界面為分界，對該曲軸毛坯進(jìn)行垂直切割，將含有曲柄銷的單拐或者雙拐切割下來。另外的包含曲柄的部分，再以其上的過渡段的外周面為定位面，加工曲柄上與曲柄銷的錐端對應(yīng)的錐孔，獲得曲柄。上述加工過程中，要求同軸的各個軸段的外周面的切削基準(zhǔn)都在一個整體的曲軸毛坯件上以相同的中心孔上進(jìn)行定位加工獲得，使縱向上不連續(xù)的各個軸段具有良好的同軸關(guān)系。并且，不同中心孔的位置通過夾具定位獲得，保證了曲軸各部分確定的位置關(guān)系。本發(fā)明提供的夾具能夠確定曲軸中心孔和曲柄銷中心孔的位置關(guān)系，保證作為加工基準(zhǔn)的各對中心孔之間相互位置關(guān)系的準(zhǔn)確。


圖I是本發(fā)明第一實(shí)施例需要加工的組合式曲軸的組裝狀態(tài) 圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例需要加工的組合式曲軸的分離狀態(tài) 圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例的流程 圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例的曲軸毛坯正視 圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例步驟S102加工完成后的曲軸毛坯正視 圖6是本發(fā)明第一實(shí)施例步驟S103加工完成后的曲軸毛坯正視 圖7是本發(fā)明第一實(shí)施例所采用的專用夾具的定位塊的正視 圖8是本發(fā)明第一實(shí)施例所采用的專用夾具的定位塊的側(cè)剖視 圖9是本發(fā)明第一實(shí)施例步驟S104后的曲軸毛坯正視 圖10是本發(fā)明第一實(shí)施例步驟S105加工完成后的曲軸毛坯正視圖；圖11是本發(fā)明第一實(shí)施例步驟S105中可能使用的鉆套的側(cè)剖視 圖12是本發(fā)明第一實(shí)施例步驟S106完成后的曲軸毛坯正視 圖13是本發(fā)明第一實(shí)施例步驟S107加工完成后的曲軸毛坯正視 圖14是本發(fā)明第一實(shí)施例步驟S108加工完成后的曲軸毛坯正視 圖15是本發(fā)明第一實(shí)施例步驟S109加工完成后的曲柄段正視 圖16是本發(fā)明第一實(shí)施例步驟SllO加工完成后的曲柄正視 圖17是本發(fā)明第二實(shí)施例需要加工的組合式曲軸的組裝狀態(tài) 圖18是本發(fā)明第二實(shí)施例需要加工的組合式曲軸的分離狀態(tài) 圖19是本發(fā)明第二實(shí)施例的流程 圖20是本發(fā)明第二實(shí)施例的曲軸毛坯正視 圖21是本發(fā)明第二實(shí)施例步驟S202加工完成后的曲軸毛坯正視 圖22是本發(fā)明第二實(shí)施例步驟S203加工完成后的曲軸毛坯正視 圖23是本發(fā)明第二實(shí)施例所采用的專用夾具的定位塊的正視 圖24是本發(fā)明第二實(shí)施例所采用的專用夾具的定位塊的側(cè)剖視 圖25是本發(fā)明第二實(shí)施例步驟S204后的曲軸毛坯正視 圖26是本發(fā)明第二實(shí)施例步驟S205加工完成后的曲軸毛坯正視 圖27是本發(fā)明第二實(shí)施例步驟S206完成后的曲軸毛坯正視 圖28是本發(fā)明第二實(shí)施例步驟S207加工完成后的曲軸毛坯正視 圖29是本發(fā)明第二實(shí)施例步驟S208加工完成后的曲軸毛坯正視 圖30是本發(fā)明第二實(shí)施例步驟S209加工完成后的曲柄段正視 圖31是本發(fā)明第二實(shí)施例步驟S210加工完成后的曲柄正視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種加工組合式曲軸的方法。在本實(shí)施例中，該組合式曲軸具體是包括一對位于曲軸兩端的單獨(dú)制成的曲柄，以及位于中間的雙拐三個零件組成的組合式曲軸。圖I示出該組合式曲軸組裝以后形成的完整曲軸的正視圖；圖2示出該組合式曲軸未組裝之前處于分離狀態(tài)時的狀況。關(guān)于該曲軸的詳細(xì)結(jié)構(gòu)也可以參考背景技術(shù)部分提及的本申請人提出的專利申請?zhí)枮?00810226417. 4的中國專利?？梢钥闯?，該曲軸包括第一曲柄I、雙拐2和第二曲柄3。所述第一曲柄I和第二曲柄3具有相同的結(jié)構(gòu)，均為圓柱塊，且圓柱塊上分別設(shè)置有偏置于一側(cè)的第一曲柄錐孔1-1、第二曲柄錐孔3-1。第一曲柄I和第二曲柄3的外周面均作為曲軸的主軸頸使用。所述雙拐2包括第一曲柄銷2-1、曲軸頸2-2、第二曲柄銷2_3三段。所述第一曲柄銷2-1和所述第二曲柄銷2-3的軸線均與主軸頸2-2的軸線平行，并且位于曲軸頸2-2軸線的等距的兩側(cè)。組裝后的曲軸，所述主軸頸2-2和第一曲柄I、第二曲柄3三者的軸線形成曲軸軸線。對于該曲軸，需要確保曲軸軸線和兩個曲柄銷的曲柄銷軸線的相互形位關(guān)系，即相互平行并且軸線之間具有設(shè)定的距離。所述曲軸軸線由上述第一曲柄I、雙拐2和第二曲柄3三個獨(dú)立零件的軸線共同組成，三個零件如果分別加工，則會由于不存在共同的加工基準(zhǔn)，形成的軸線很難在同一個直線上；另外，這條軸線與曲柄銷的軸線很難保證平行。為保證組裝后的曲軸能夠獲得所需要的形位關(guān)系，需要采取的特殊加工工藝。本發(fā)明第一實(shí)施例即提供一種可以保證組裝后的曲軸的形位關(guān)系的加工工藝。該實(shí)施例中還使用一種專用夾具，該專用夾具是本發(fā)明提供的專用夾具的實(shí)施例。請參看圖3，該圖示出本發(fā)明第一實(shí)施例提供的加工曲柄圓滑塊組合式曲軸的方法的流程圖。請同時參看圖4-圖6以及圖9-圖15，上述圖為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的加工曲柄圓滑塊組合式曲軸的方法的不同加工階段完成后，曲軸毛坯的正視示意圖。圖7、圖8則是該加工方法中使用的夾具的示意圖。步驟S101，采用具有完整曲軸形狀的曲軸毛坯作為加工原料。圖4示出該曲軸毛坯完全未加工的狀態(tài)。如圖4所示，該曲軸毛坯可通過鍛造、鑄 造等方式獲得，組成組合式曲軸的三個零件的待加工的實(shí)體均在該曲軸毛坯上。該曲軸毛坯已經(jīng)成型為曲軸的形式，包括第一曲柄段I’、第二曲柄段3’、雙拐段2’，所述雙拐段2’的兩個曲柄銷段的末端，分別通過第一過渡段2’ -1-1、第二過渡段2’ -3-1連接到第一曲柄段I’和第二曲柄3’。所述第一過渡段2’ -1-1、第二過渡段2’ -3-1的直徑小于曲柄銷段的直徑。上述毛坯的外表面均為粗糙的，需要進(jìn)行加工才能達(dá)到所需要的尺寸，其尺寸均為進(jìn)一步加工預(yù)留了余量。步驟S102，夾持曲軸毛坯的外周面，在其軸向的兩端面加工中心孔A，以及切削曲軸兩端面為平面。夾持曲軸毛坯的夾具可以是V型的夾具，將曲軸毛坯夾持在V型部位中間即可，然后進(jìn)行加工中心孔和切削平面的加工。具體夾持的外周面以第一曲柄段I’和第二曲柄段2’的外周面為宜，也不排除夾持曲柄銷段的外周面。上述在兩端面加工中心孔以及切削曲軸兩端面為平面的步驟，次序可以顛倒。也就是說，即可以先打中心孔后切削平面，也可以先切削平面后打中心孔?？紤]到中心孔在后續(xù)需要作為定位基準(zhǔn)，而在毛坯的表面加工中心孔，其質(zhì)量會受到影響，建議先切削平面后打中心孔。切削兩端面的方法可以采用現(xiàn)有技術(shù)中任何可以切削平面的方法，包括銑削、車削、磨、刨等，比較可能采用的是前兩者。中心孔用專門的打中心孔的鉆頭即可，需要將中心孔打成具有合適錐度，便于與其配合的頂尖以該中心孔為基準(zhǔn)頂持該曲軸毛坯。加工完成后的曲軸毛坯的正面示意圖見圖5。步驟S103，以兩端面中心孔為基準(zhǔn)，在曲軸毛坯軸向的兩端，分別從端面向內(nèi)加工一段外周面，獲得位于曲軸毛坯兩端并具有相同直徑要求的光滑外周面B。所謂以兩端面中心孔為基準(zhǔn)，即以與中心孔的錐度相配的頂尖頂住曲軸毛坯，這樣，曲軸毛坯即獲得了可靠的定位。中心孔的連線就是曲軸毛坯進(jìn)一步加工的軸線。通過頂尖旋轉(zhuǎn)，采用車削加工即可將曲軸毛坯從兩端向內(nèi)加工一段外周面。本實(shí)施例中，位于兩端的外周面的直徑要求相等，加工的長度也相等，這樣便于生產(chǎn)加工，也便于與專用夾具的配合。當(dāng)然，完全可以加工為不同的直徑。這樣，后面用到的專用夾具則需要使用兩個內(nèi)止口內(nèi)徑不同的定位塊進(jìn)行組合，顯然不太合理，也沒有必要；當(dāng)然，不排除特殊情況下根據(jù)具體情況采用此種方式。本步驟的具體切削方法除了車削以外，可以采用任何現(xiàn)有技術(shù)下可能采用的方案，也不妨采用隨著技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生的新的可能的方案，總之，只要加工出這段光滑外周面即可。加工完成后的曲軸毛坯的正面示意圖見圖6。
步驟S104，將上述曲軸毛坯與專用夾具固定。所述專用夾具包括一對可以通過定位結(jié)構(gòu)定位夾持在曲軸毛坯兩端的定位塊，以及連接上述定位塊的連接件。請參看圖7和圖8，上述圖示出定位塊的結(jié)構(gòu)。其中圖7示定位塊的正視圖，圖8示出該定位塊的側(cè)剖視圖。所述定位塊4整體為方形板狀，其一面設(shè)置有一圈內(nèi)止口 4-1，該內(nèi)止口的內(nèi)徑和加工后的曲軸毛坯端部的外周面外徑相配。該內(nèi)止口 4-1內(nèi)，為一光滑的抵靠平面4-2 ;所述抵靠平面4-2中設(shè)置三處通孔。包括第一曲柄銷定位孔4-3、中心通孔4-4、第二曲柄銷定位孔4-5,三者的圓心在豎直方向形成一條直線。所述中心通孔4-4位于該定位塊4內(nèi)止口 4-1內(nèi)的抵靠平面4_2的中心，即內(nèi)止口 4-1的圓心位置，并為具有內(nèi)螺紋的螺紋孔。當(dāng)然，該中心通孔4-4也可以設(shè)置為光孔。 所述第一曲柄銷定位孔4-3、第二曲柄銷定位孔4-5則位于上述中心通孔4-4的兩偵牝第一曲柄銷定位孔4-3、第二曲柄銷定位孔4-4的圓心與所述中心通孔4-4的圓心的距離等于曲軸的曲軸軸線和曲柄銷軸線之間的距離。定位塊4的內(nèi)止口 4-1之外的位置，具體到本實(shí)施例中，是定位塊4的四角，分別設(shè)置通孔4-6，上述通孔4-6可以通過長螺栓。使用一組四個長螺栓作為連接件，即可將相對的兩個定位塊4連接在一起。將上述專用夾具的定位塊4以內(nèi)止口 4-1從圖6所示的曲軸毛坯兩端套裝在上述光滑外周面B上，將定位塊4旋轉(zhuǎn)到合適的位置；將圓柱段具有外螺紋的頂尖旋入所述中心通孔4-4，其錐形的頂尖尖部頂住所述曲軸毛坯的已經(jīng)打好的中心孔A上，這樣可以保證該定位塊4的中心通孔4-4和曲軸毛坯端面上已經(jīng)打出的中心孔A同軸。接著，使用長螺栓穿過上述通孔4-6，再使用螺母等連接件配合，可將兩端的定位塊4固定為一體。由于頂尖和中心孔的配合，以及螺栓的鎖緊，使位于兩端的定位塊4和曲軸毛坯形成一個整體，并且，定位塊4在頂尖的作用下，其中心通孔4-4與曲軸毛坯端面的中心孔位置一致，為后續(xù)曲柄銷定位的精度提供保證。所述將定位塊4旋轉(zhuǎn)到合適位置，即使兩個定位塊4的曲柄銷定位孔連線通過曲軸毛坯曲柄銷段的大致中心位置，具體而言，即兩個定位塊4的第一曲柄銷定位孔4-3的孔心的連線通過第一曲柄銷段2’-1的軸線，兩個定位塊4的第二曲柄銷定位孔4-5的孔心的連線通過第二曲柄銷段2’ -3的軸線。當(dāng)然，上述通過曲柄銷段軸線只能是大致的軸線位置，因?yàn)?，該曲軸仍然處于毛坯狀態(tài)，外周面不光滑，其軸線很難確定，并且依賴人工肉眼定位也不可能很精確，只要大致差不多即可，因?yàn)槊魈峁┝俗銐虻募庸び嗔?，后續(xù)的加工能夠確定真正的曲柄銷軸線，該曲柄銷軸線在理論上就是本次定位確定的。該夾具與曲軸毛坯固定完成后的情況如圖9所示。該示意圖中，夾具定位塊部分采用了剖視圖，以便看清其各個孔的位置和曲軸毛坯的關(guān)系。步驟S105，以鉆頭通過所述定位塊4的第一曲柄銷定位孔4-3、第二曲柄銷定位孔4-5，在曲軸毛坯兩端面打出第一曲柄銷中心孔C1、C2和第二曲柄銷中心孔C3、C4。由于上述定位塊4上已經(jīng)設(shè)置了曲柄銷定位孔，并且兩個定位塊4在相同的位置上設(shè)置曲柄銷定位孔，通過長螺栓的連接和中心孔的定位作用，位于兩端的定位塊4上，相對應(yīng)的曲柄銷定位孔正好相對。只要鉆頭通過該孔即可在曲軸毛坯的已經(jīng)加工過的端面上的符合要求的位置打出曲柄銷中心孔。在本實(shí)施例中，在曲軸毛坯兩端面共需要打出四個曲柄銷中心孔，其中C1、C2為弟一曲柄銷中心孔，C3X4為弟_■曲柄銷中心孔。加工完成后的曲軸毛坯正視圖見圖10。為了具有更好的定位效果，也可以在曲柄銷定位孔中加入圖11所示的鉆套5，這樣鉆頭打孔的位置可以更為準(zhǔn)確。由于曲柄銷中心孔在后續(xù)工序中作為加工曲柄銷的定位基準(zhǔn)，因此加工出的中心孔錐度需要和后續(xù)的頂尖的錐度配合，表面也需要足夠光滑。步驟S106，去除夾具。該步驟為后續(xù)工序做準(zhǔn)備。去除夾具后的曲軸毛坯如圖12所示。步驟S107，加工曲軸的各段外周面。加工各段外周面的先后次序可以根據(jù)需要隨意安排，具體是進(jìn)行如下加工。 I、以中心孔為定位基準(zhǔn)，一次夾持后，加工曲軸毛坯的雙拐段2’的曲軸頸2’_2外周面，以及第一曲柄段I’的外周面、第二曲柄段3’的外周面。上述外周面共同組成曲軸的主軸頸外周面，這些外周面實(shí)際上確定了曲軸的軸線，上述三段外周面要求同軸，因此，必須以相同的定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工，才能較好的保證彼此之間真正處于同一條軸線上。在本實(shí)施例中，三段外周面均以曲軸毛坯端面的中心孔為定位基準(zhǔn)加工，并且一次裝夾后加工三段外周面，使其彼此之間的同軸度獲得良好的保證。2、以所述第一曲柄銷中心孔Cl、C2為定位基準(zhǔn)，以頂尖從兩端夾持該曲軸毛坯后，加工第一曲柄銷段2’ -I各段外周面，包括曲柄銷圓柱段的外周面、曲柄銷前端的錐面、曲柄銷與曲柄的過渡段2’ -1-1的外周面。由于上述曲柄銷中心孔均通過夾具確保了其與中心孔的距離，因此，可以保證加工出的曲柄銷的軸線和曲軸軸線的距離符合要求。3、同樣的，以所述第二曲柄銷中心孔C3、C4為定位基準(zhǔn)，以頂尖從兩端夾持該曲軸毛坯后，加工第二曲柄銷各段外周面，包括曲柄銷圓柱段的外周面、曲柄銷前端的錐面、曲柄銷與曲柄的過渡段2’ -3-1外周面。上述三次加工以三對定位孔為基準(zhǔn)，每次分別加工具有同軸要求的各段外周面，能夠確保各段的同軸度的要求。上述步驟中，每次裝夾后，還應(yīng)當(dāng)同時加工其他一些需要以該定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工的部分，例如，第一曲柄銷2’ -I與主軸頸2’ -2交界位置的加工，需要在以第一曲柄銷中心孔C1、C2為定位基準(zhǔn)的時候進(jìn)行加工。這些細(xì)節(jié)根據(jù)零件制造的制造要求進(jìn)行安排，符合一般的工藝常識，由于具體的零件在細(xì)節(jié)上都有許多變化，在此不再詳細(xì)說明?？傊?，每次裝夾都應(yīng)當(dāng)通過一次裝夾盡量完成所有的該定位基準(zhǔn)下相關(guān)尺寸的加工。本步驟完成后的曲軸毛坯如圖13所示。步驟S108，垂直于曲軸軸線分切該曲軸，將其分為曲柄段、雙拐段，其中曲柄段包括所述曲柄銷與曲柄的過渡段。對于本實(shí)施例需要制造的曲軸，只需要在雙拐段2’的第一曲柄銷段2’ -I和第二曲柄銷段2’-3的錐端的端面位置進(jìn)行垂直于曲軸軸線的切割，分切該曲軸即可。該步驟加工完成后，即可以獲得獨(dú)立零件雙拐2，無需進(jìn)一步加工。當(dāng)然，如果該步驟完成后，雙拐2的曲柄銷前端錐面仍然存在不符合制造要求的部分，也可以根據(jù)需要對曲柄銷的端面進(jìn)行加工，如磨削等，使曲柄銷端面光潔度以及曲柄銷的長度符合尺寸要求。
上述切割完成后，所述曲柄段尚未加工完成，第一曲柄段I’包括第一過渡段2’ -1-1、第二曲柄段3’包括第二過渡段2’ -3-1，上述過渡段的外周面均已經(jīng)在步驟S107進(jìn)行了加工。本步驟完成后的曲軸毛坯的示意圖如圖14所示。步驟S109，以每個曲柄上的過渡段外周面為基準(zhǔn)，以該曲柄的外端面上的曲柄銷中心孔為中心，在曲柄上加工與曲柄銷如端維面對應(yīng)的維孔。如上所述，切割后的曲柄段還包括相應(yīng)的過渡段，該過渡段的作用在于，為本步驟的加工提供定位基準(zhǔn)。通過夾持該過渡段，即能夠以過渡段的軸線為加工基準(zhǔn)，進(jìn)行曲柄的錐孔的加工。該加工基準(zhǔn)對于加工曲柄上的與曲柄銷前端的錐面相配的錐孔極為重要。因?yàn)閷τ谘b配為一體的完整的曲軸，曲柄上的錐孔的軸線必須和曲柄銷的軸線在一條直線上，這就需要兩者具有共同的加工基準(zhǔn)。在本方法中，加工過渡段外周面的基準(zhǔn)是曲柄銷中心孔，和曲柄銷前端錐面的加工采用同一個加工基準(zhǔn)。本步驟中以過渡段外周面為基準(zhǔn)加工所述的錐孔，則相當(dāng)于間接以曲柄銷中心孔為基準(zhǔn)。當(dāng)然，上述基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換會產(chǎn)生兩次裝夾產(chǎn)生的偏差，以及加工出的過渡段外周面的實(shí)際軸線和所述曲柄銷中心孔連線并不完全重合等加工誤差造成的偏差。但是，如果直接以曲柄段外周面為定位基準(zhǔn)進(jìn)行曲柄錐孔的加 工，則相當(dāng)于以前述的中心孔為基準(zhǔn)進(jìn)行曲柄錐孔的加工，和曲柄銷中心孔連線的關(guān)系更遠(yuǎn)，造成的偏差更大。因此，采用本加工方案顯然更為合理。加工后的曲柄段如圖15。步驟S110，將曲柄段的過渡段以及軸向的多余長度切除，獲得所需尺寸的曲柄。通過該步驟，即可獲得符合要求的第一曲柄I和第二曲柄3。該曲柄能夠通過其錐孔和如述加工完成的雙拐2的曲柄銷如端維面配合，形成完整的曲軸。加工后曲柄如圖16所示。當(dāng)然，上述曲軸還需要進(jìn)一步加工曲柄和雙拐結(jié)合的定位孔，該定位孔為曲柄銷前端錐面和曲柄錐孔的交界面位置的定位銷孔，需要兩個零件結(jié)合在一起后在準(zhǔn)確的裝配位置進(jìn)行加工，并需要相關(guān)的夾具的配合。由于并非本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)，在此略過。上述第一實(shí)施例中，提供了一種加工具有兩段曲柄銷的組合式曲軸的方法，該方法同樣適用于具有多段曲柄銷的曲軸的加工，由于多段曲柄銷的曲軸的曲柄銷也只有兩個軸線，即和上述實(shí)施例中的曲柄銷的軸線重合，所以其加工方案是一致的，只要以曲柄銷中心孔定位加工外周面時，同時加工同軸的多個曲柄銷段即可。本發(fā)明第二實(shí)施例提供一種加工具有一段曲柄銷的組合式曲軸的方法。本實(shí)施例需要加工的曲軸包括單拐和曲柄兩個獨(dú)立的曲軸零件。圖17示出該組合式曲軸組裝以后形成的完整曲軸的正視圖；圖18示出該組合式曲軸未組裝之前處于分離狀態(tài)時的狀況。可以看出，該曲軸包括兩個獨(dú)立的零件單拐6和曲柄7。其形位關(guān)系要求與第一實(shí)施例相同。請同時參看圖19，該圖為本發(fā)明第二實(shí)施例的流程圖。步驟S201，采用具有完整曲軸形狀的曲軸毛坯作為加工原料。圖20示出該曲軸毛坯完全未加工的狀態(tài)。該曲軸毛坯通過鍛造或者鑄造獲得，組成組合式曲軸的兩個零件的待加工的實(shí)體均在該曲軸毛坯上。該曲軸毛坯已經(jīng)成型為曲軸的形式，包括單拐段6’、曲柄段7’，所述單拐段6’的曲柄銷的末端，通過過渡段6’ -1-1連接到曲柄段7’。所述過渡段6’-1-1的直徑小于曲柄銷段6’ -I的直徑。上述毛坯的外表面均為粗糙的，需要進(jìn)行加工才能達(dá)到所需要的尺寸，其尺寸均為進(jìn)一步加工預(yù)留了余量。步驟S202，夾持曲軸毛坯的外周面，在其軸向的兩端面加工中心孔D，以及切削曲軸兩端面為平面。夾持曲軸毛坯的夾具可以是V型的夾具，將曲軸毛坯夾持在V型部位中間即可，然后進(jìn)行加工中心孔和切削平面的加工。上述在兩端面加工中心孔以及切削曲軸兩端面為平面的步驟，次序可以顛倒。也就是說，即可以先打中心孔后切削平面，也可以先切削平面后打中心孔。考慮到中心孔在后續(xù)需要作為定位基準(zhǔn)，而在毛坯的表面加工中心孔，其質(zhì)量會受到影響，優(yōu)選先切削平面后打中心孔。切削兩端面的方法可以采用現(xiàn)有技術(shù)中任何可以切削平面的方法，包括銑削、車肖IJ、磨、刨等，當(dāng)然比較可能采用采用的是前兩者。中心孔用專門的打中心孔的鉆頭即可，需要將中心孔打成具有合適錐度，便于與其配合的頂尖以該中心孔為基準(zhǔn)頂持該曲軸毛坯。加工后的曲軸毛坯如圖21。 步驟S203，以兩端面中心孔為基準(zhǔn)，在曲軸毛坯軸向的兩端，分別從端面向內(nèi)加工一段外周面，獲得位于曲軸毛坯兩端并具有相同直徑要求的光滑外周面E。所謂以兩端面中心孔為基準(zhǔn)，即以與中心孔的錐度相配的頂尖頂住曲軸毛坯，這樣，曲軸毛坯即獲得了可靠的定位。中心孔的連線就是曲軸毛坯進(jìn)一步加工的軸線。通過頂尖旋轉(zhuǎn)，采用車削加工即可將曲軸毛坯從兩端向內(nèi)加工一段外周面。本實(shí)施例中，位于兩端的外周面的直徑要求相等，加工的長度也相等，這樣便于生產(chǎn)加工，也便于與夾具的配合。加工后的曲軸毛坯示意圖見圖22.
步驟S204，將上述曲軸毛坯與專用夾具固定。所述專用夾具包括一對可以通過定位結(jié)構(gòu)定位夾持在曲軸毛坯兩端的定位塊，以及連接上述定位塊的連接件。該定位塊的結(jié)構(gòu)和上述第一實(shí)施例中的定位塊基本相同，只是其曲柄銷定位孔只有一個。該定位塊和曲軸毛坯的固定方式也和上述第一實(shí)施例一致，在此不再贅述。該定位塊的正視圖見圖23，側(cè)剖視圖見圖24。定位塊和曲軸毛坯固定后的不意圖見圖25。步驟S205，以鉆頭通過所述定位塊的曲柄銷定位孔，在曲軸毛坯兩端面打出曲柄銷中心孔。該步驟完成后的曲軸毛坯示意圖見圖26。步驟S206，去除夾具。該步驟為后續(xù)工序做準(zhǔn)備。去除夾具后的曲軸毛坯件圖27。步驟S207，加工曲軸的各段外周面。加工各段外周面的先后次序可以根據(jù)需要隨意安排，具體是進(jìn)行如下加工。I、以中心孔為定位基準(zhǔn)，一次夾持后，加工曲軸毛坯的單拐段6’的曲軸頸外周面，以及曲柄段7’的外周面。上述外周面共同組成曲軸的主軸頸外周面，確定了曲軸的軸線，上述兩段的外周面必須以相同的定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工，才能較好的保證彼此之間真正處于同一條軸線上。在本實(shí)施例中，兩段外周面均以曲軸毛坯端面的中心孔為定位基準(zhǔn)加工，并且一次裝夾后加工兩段外周面，使其彼此之間的同軸度獲得良好的保證。2、以曲軸毛坯兩端面的曲柄銷中心孔為定位基準(zhǔn)，以頂尖從兩端夾持該曲軸毛坯后，加工曲柄銷段6’ -I各段外周面，包括曲柄銷圓柱段的外周面、曲柄銷前端的錐面、曲柄銷與曲柄的過渡段6’ -1-1外周面。由于上述曲柄銷中心孔均通過夾具確保了其與中心孔的距離，因此，可以保證加工出的曲柄銷的軸線和曲軸軸線的距離符合要求。加工完成后的曲軸毛坯的示意圖見圖28。
步驟S208，垂直于曲軸軸線分切該曲軸，將其分為曲柄段、單拐段，其中曲柄段包括曲柄銷與曲柄的過渡段。對于本實(shí)施例需要制造的曲軸，只需要在單拐6’的曲柄銷6’ -I的錐端的端面位置進(jìn)行垂直于曲軸軸線的切割，分切該曲軸即可。該步驟加工完成后，即可以獲得獨(dú)立零件單拐6，無需進(jìn)一步加工。當(dāng)然，如果該步驟完成后，單拐6的曲柄銷前端錐面仍然存在不符合制造要求的部分，也可以根據(jù)需要對曲柄銷的端面進(jìn)行加工，如磨削等，使曲柄銷端面光潔度以及曲柄銷的長度符合尺寸要求。上述切割完成后，所述曲柄段尚未加工完成，該曲柄段包括了過渡段6’-1_1，上述過渡段的外周面已經(jīng)在步驟S207進(jìn)行了加工。切割完成后的曲軸如圖29所示。步驟S209，以所述過渡段外周面為基準(zhǔn)，以該曲柄的外端面上的曲柄銷中心孔為中心，在曲柄段7’上加工與曲柄銷前端錐面對應(yīng)的錐孔。加工完成后的曲柄段見圖30。
步驟S210，將曲柄段的過渡段以及軸向的多余長度切除，獲得所需尺寸的曲柄。通過該步驟，即可獲得符合要求的曲柄6。該曲柄能夠通過其錐孔和前述加工完成的單拐7的曲柄銷前端的錐面配合，形成完整的曲軸。加工完成后的曲柄見圖31。當(dāng)然，上述曲軸還需要進(jìn)一步加工曲柄和單拐結(jié)合的定位孔，該定位孔為曲柄銷前端錐面和曲柄錐孔的交界面位置的定位銷孔，需要兩個零件結(jié)合在一起后在準(zhǔn)確的裝配位置進(jìn)行加工，并需要相關(guān)的夾具的配合。由于并非本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)，在此略過。上述提供的兩個實(shí)施例采用了的加工方法，其特點(diǎn)是采用完整的曲軸毛坯進(jìn)行組成組合曲軸各個零件的加工，這樣，可以使加工的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一，不同零件上需要同軸的部分都采用相同的加工基準(zhǔn)或者采用合理的加工基準(zhǔn)過渡方法，前者如曲柄外周面和曲拐(雙拐或者單拐)曲軸頸外周面的加工，盡管各部分處于不同的零件上，在本加工方法中均一次裝夾，以同一個基準(zhǔn)加工完成，使位于不同零件的同軸度獲得保障。后者如曲柄銷和曲柄錐孔的加工，通過過渡段的過渡，使兩者能夠獲得近似的定位基準(zhǔn)，同軸度同樣可獲得較好的保證。該加工方法的另一個特點(diǎn)是使用專用夾具，該專用夾具使通過中心孔獲得曲柄銷中心孔非常方便，確保了曲軸軸線和曲柄銷軸線之間距離符合工藝要求。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種加工曲柄圓滑塊組合式曲軸的方法，其特征在于， 采用具有完整曲軸形狀的曲軸毛坯作為加工原料； 夾持曲軸毛坯的外周面，在其軸向的兩端面加工中心孔，以及切削曲軸兩端面為平面； 以兩端面中心孔為基準(zhǔn)，在曲軸毛坯軸向的兩端，分別從端面向內(nèi)加工一段外周面，獲得位于曲軸毛坯兩端的光滑外周面； 以權(quán)利要求7所述的專用夾具的定位塊以內(nèi)止口從曲軸毛坯兩端套裝在上述光滑外周面上，將其旋轉(zhuǎn)到合適的位置，并通過定位結(jié)構(gòu)將兩端的定位塊固定為一體；所述合適位置，即兩端的定位塊的曲柄銷定位孔連線通過曲軸毛坯曲柄銷段的大致中心位置；所述定位塊的內(nèi)止口內(nèi)徑與其套裝的光滑外周面的外徑尺寸相配； 以鉆頭通過所述定位塊的曲柄銷定位孔，在曲軸毛坯兩端面打出曲柄銷中心孔； 去除夾具； 以中心孔為定位基準(zhǔn)，加工曲軸毛坯的主軸頸外周面、曲柄外周面；以及以所述曲柄銷中心孔為定位基準(zhǔn)，加工曲柄銷各段外周面，包括曲柄銷圓柱段的外周面、曲柄銷前端的錐面、曲柄銷與曲柄的過渡段外周面； 垂直于曲軸軸線分切該曲軸，將其分為曲柄段、曲拐段，其中曲柄段包括曲柄銷與曲柄的過渡段； 以所述過渡段外周面為基準(zhǔn)，以該曲柄的外端面上的曲柄銷中心孔為中心，在曲柄上加工與曲柄銷前端錐面對應(yīng)的錐孔； 將曲柄段的過渡段以及軸向的多余長度切除，獲得所需尺寸的曲柄。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加工曲柄圓滑塊組合式曲軸的方法，其特征在于，所述專用夾具的定位塊具有與曲軸端面的中心孔對應(yīng)的中心通孔，該中心通孔的圓心即為定位塊內(nèi)止口的圓心；將夾具旋轉(zhuǎn)到合適的位置，并使用定位結(jié)構(gòu)將兩端的定位塊固定為一體后，使用頂尖，從兩端通過該中心通孔，頂住位于曲軸毛坯兩端面上的中心孔；該中心通孔為光孔，則頂尖的圓柱面的外徑和所述中心通孔的內(nèi)徑配合，該中心通孔為螺紋孔，則頂尖的圓柱面為與其配合的螺紋段，頂尖以螺紋配合的旋入方式通過該中心通孔；頂尖頂住中心孔后，進(jìn)行所述打出兩組曲柄銷中心孔的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的加工曲柄圓滑塊組合式曲軸的方法，其特征在于，所述以兩端面中心孔為基準(zhǔn)，在曲軸毛坯軸向的兩端，分別從端面向內(nèi)加工一段外周面，獲得位于曲軸毛坯兩端的光滑外周面的步驟中，所述兩端的光滑外周面為具有相同直徑要求和公差要求的外周面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的加工曲柄圓滑塊組合式曲軸的方法，其特征在于，所述專用夾具上的定位結(jié)構(gòu)為位于定位塊四角的通孔，所述通過定位結(jié)構(gòu)將兩端的定位塊固定為一體，具體是以穿過上述通孔的長螺栓將位于兩端的兩個定位塊固定為一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的加工曲柄圓滑塊組合式曲軸的方法，其特征在于，所述曲軸為具有兩段或者兩段以上曲柄銷的曲軸；所述夾專用具的定位塊的曲柄銷定位孔為兩個，并且其中心連線通過其內(nèi)止口圓心。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的加工曲柄圓滑塊組合式曲軸的方法，其特征在于，所述曲軸為具有一段曲柄銷的曲軸；所述專用夾具的曲柄銷定位孔為一個。
7.—種加工曲柄圓滑塊組合式曲軸的專用夾具，其特征在于，該專用夾具包括兩個可通過定位結(jié)構(gòu)定位夾持在曲軸毛坯兩端的一對定位塊，所述定位塊整體為板狀，其一面設(shè)置有一圈內(nèi)止口，該內(nèi)止口的內(nèi)徑和加工后的曲軸毛坯某一端的外周面外徑相配，該內(nèi)止口內(nèi)為一光滑的抵靠平面；所述抵靠平面至少設(shè)置有一處通孔，該通孔為曲柄銷定位孔，其圓心距離所述內(nèi)止口的圓心的距離等于待加工曲軸的曲軸軸線和曲柄銷軸線之間的距離；定位塊的內(nèi)止口之外的位置，設(shè)置有能夠?qū)⑾鄬Φ膬蓚€定位塊連接在一起的定位結(jié)構(gòu)；該專用夾具還包括將兩個定位塊連接在一起的連接件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加工曲柄圓滑塊組合式曲軸的夾具，其特征在于，該定位塊內(nèi)止口內(nèi)的抵靠平面的中心，即內(nèi)止口的圓心位置設(shè)置有一處通孔，該通孔稱為中心通孔；所述的中心通孔為光孔或者螺紋孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加工曲柄圓滑塊組合式曲軸的夾具，其特征在于，所述抵靠平面上設(shè)置有兩處曲柄銷定位孔，分別位于內(nèi)止口圓心的兩側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加工曲柄圓滑塊組合式曲軸的夾具，其特征在于，所述定位 塊的橫截面為方形，所述定位結(jié)構(gòu)為設(shè)置在四角的通孔或者螺紋孔；通過長螺栓能夠?qū)⒎謩e與曲軸毛坯兩端面配合的定位塊相互定位夾持為一體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種加工曲柄圓滑塊組合式曲軸的方法，夾持曲軸毛坯外周面，在軸向的兩端面加工中心孔；以中心孔為基準(zhǔn)，加工曲軸毛坯兩端的光滑外周面；以專用夾具的定位塊以內(nèi)止口從曲軸毛坯兩端套裝在上述光滑外周面上；通過定位塊的曲柄銷定位孔打出曲柄銷中心孔；以中心孔為定位基準(zhǔn)加工曲軸毛坯的主軸頸外周面、曲柄外周面；以曲柄銷中心孔為定位基準(zhǔn)，加工曲柄銷各段外周面；垂直于曲軸軸線分切該曲軸為曲柄段、曲拐段，曲柄段包括過渡段；以過渡段外周面為基準(zhǔn)，在曲柄上加工與曲柄銷前端錐面對應(yīng)的錐孔；將過渡段及軸向的多余長度切除，獲得曲柄。本發(fā)明同時提供一種用于上述方法的定位塊。上述加工方法能夠滿足組合式曲軸的加工要求。
文檔編號B23B5/22GK102729002SQ20121009200
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者黎明, 黎正中 申請人:北京中清能發(fā)動機(jī)技術(shù)有限公司