CN102554270B - 曲轴连杆颈车削液压自动夹具 - Google Patents

Abstract

曲轴连杆颈车削液压自动夹具，在车床的主轴端各安装一个夹具，右夹具体上装有轴向定位油缸，而左夹具体装有轴向定位螺钉；其特征在于夹具体的内腔径向安装液压油缸及铰链增力机构；液压油缸有两种结构：双耳油缸体或与活塞杆一体的双耳套筒与铰链增力机构相连，将作用力通过与所述双耳油缸体或与双耳套筒相连结的连板、摆杆转变为传动轴的转动，当连板与结构一或二运动轴线的夹角α临近90°时，液压油缸的推力转变为一个被增大的扭矩传递至传动轴和压爪，实现对工件的夹紧；机床中配备3条液压油路：一路连接到轴向定位油缸、另两路连接到双耳油缸体或与活塞杆一体的双耳套筒来实现压爪的夹紧、松开动作，油路的转换由机床数控系统实施。本发明既满足自动夹具定位、夹紧功能的需要又兼顾了整体动平衡的夹具体结构和形状。

Description

曲轴连杆颈车削液压自动夹具

技术领域

本发明涉及机械设备, 一种对曲轴连杆颈车削机床中对曲轴自动定位和夹紧的机构。

背景技术

曲轴是内燃机最难加工的的核心零件之一，作为大批量生产的汽车曲轴由于受到成本、效益的制约，在设计、材料和加工方面都经历了相当大的演变，随着人们对注重环保、改进性能、降低制造成本的要求日益增高，这种演变过程还将继续下去。曲轴的某个轴颈或连杆颈，其几何形状是一个短圆柱体，车削加工无疑是最传统、经济、简单可靠的工艺手段。曲轴主轴颈及连杆颈车削工艺在曲轴加工制造历史上曾经占领了半个多世纪的时间，轴颈的车削工艺目前仍被广泛采用。但是，如果用于连杆颈加工，偏离回转中心的夹持位置以及因此而产生的动平衡问题使曲轴车削自动夹具的设计变的非常困难，目前采用的手动夹具不仅费时费力而且存在较大的不安全因素，难以实现自动化生产方式。随着数控技术的发展，当代的数控车床在车削精度、转速、自动控制和安全可靠性各方面均发生了根本的变化，双主轴同步驱动、圆盘式转位刀塔的配备充分满足了曲轴车削工艺的需要，只要能成功的解决曲轴自动定位、夹紧的问题，消除离心力所产生的不安全因素，曲轴车削工艺无疑将再成为具有多方面优越性和高性价比的工艺方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种曲轴连杆颈车削液压自动夹具，用于加工曲轴连杆颈车削机床中，实现对曲轴的高精度高精度自动定位夹紧。

一种曲轴连杆颈车削液压自动夹具，用于双主轴曲轴加工专用车床上，在车床的两个同步主轴端部各安装一个夹具，其特征在于曲轴旋转产生的离心力与夹紧力方向一致的夹具结构设计：各个夹具体通过连接盘分别固定在机床左右主轴前法兰端面上，两个夹具不同之处是右夹具体上装有轴向定位油缸，而左夹具体的相对位置安装有轴向定位螺钉；夹具体的内腔空间径向安装液压油缸及铰链增力机构；液压油缸设计两种结构：双耳油缸体与铰链增力机构相连或与活塞杆一体的双耳套筒与铰链增力机构相连，将作用力通过与所述双耳油缸体或与活塞杆一体的双耳套筒相连结的连板、摆杆转变为传动轴的转动，当连板与双耳油缸体或双耳套筒中活塞杆轴线的夹角α临近90°时，液压油缸的推力转变为一个被增大的扭矩传递至传动轴和压爪，实现对工件的夹紧；机床中为该液压自动夹具配备3条液压油路，一路连接到轴向定位油缸、另两路连接到双耳油缸体或与活塞杆一体的双耳套筒来实现压爪的夹紧、松开动作，油路的转换由机床数控系统实施。

夹具的使用安全是设计中的重要问题，在曲轴连杆颈车床的加工过程中，处于偏离中心位置并高速旋转的曲轴将产生数千公斤的离心力，为了克服此切削力所产生的扭矩，液压自动夹具的设计必须在使用空间限制的外形尺寸范围内，实现定位夹紧功能并提供足够的夹紧力，使产品充分满足车削加工对夹紧力的要求。本发明这套液压自动夹具正是在设计中将被加工曲轴高速旋转时产生的离心力作用在固定钳口上并与夹紧力方向一致。具体技术手段是将液压油缸的径向推力经铰链增力机构转变为一个被增大的扭矩传递至传动轴和压爪，实现对工件的夹紧。这样，既增大了夹紧力，又避免了因液压故障或压爪断裂、松脱等非常情况发生时，曲轴在离心力作用下“飞出”夹具的危险。

该液压自动夹具在结构设计中必须具备以下功能：1、保证曲轴的连杆颈处于车床主轴回转中心上；2、具有足够的夹紧力并实现液压自动夹紧；3、满足高速车削对质量动平衡的要求；4、本夹具的设计使离心力与夹具自身夹紧力的方向相同，同方向的合力增大了对曲轴夹紧的可靠性和安全性。本发明的夹具是既满足自动夹具定位、夹紧功能的需要又兼顾了整体动平衡的液压油缸结构和形状的设计。

附图说明

图1是本套液压自动夹具在机床中安装位置图；

图2是本套液压自动夹具外观图；

图3是本套液压自动夹具主视图；

图4是本套液压自动夹具液压油缸结构一图3中A-A剖视图；

图5是本套液压自动夹具图3中P向视图；

图6是本套液压自动夹具图4中C-C剖视图；

图7图4夹具结构一的夹紧状态时铰链增力机构位置图；

图8是本套液压自动夹具定心弧形钳口之一的弧型钳口形状示意图；

图9是本套液压自动夹具定心弧形钳口之二的V型钳口的形状示意图；

图10是液压自动夹具液压油缸结构二的当活塞杆做运动时铰链增力机构位置图； 

图11是本套液压自动夹具的外形主视图；

图12是本套液压自动夹图11中K向视图；

图13是本套液压自动夹图11中R向视图。

具体实施方式

一种曲轴连杆颈车削液压自动夹具，用于双主轴曲轴加工专用车床上，见附图1，图2，左夹具1和右夹具13通过连接盘2分别固定在机床左右主轴箱的主轴前法兰端面上，被加工曲轴12置于两夹具之间。本发明的特征在于夹具的内腔空间径向安装液压油缸及铰链增力机构；左、右两套夹具的结构基本相同，唯一不同之处是右夹具13上装有轴向定位油缸14，而左夹具1的相对位置安装有轴向定位螺钉15，见附图3。液压油缸的两种结构设计：见附图4，液压油缸结构一1a内双耳油缸体4a的外壁有沿径向对称外沿的部位称为双耳，其上有孔，用于穿过铰链轴5与连板6相连、铰链轴5还将连板6与摆杆7相连结，传动轴8的两端则分别与摆杆7和压爪9固定，对称安装构成铰链增力机构。活塞杆3a与液压油缸结构一1a固定，双耳油缸体4a由液压驱动沿活塞杆3a在液压油缸结构一1a内径向往复运动、当连板6与双耳油缸体4a轴线的夹角α临近90°时, 见附图7，并将作用力通过与之相连结的铰链增力机构中连板6、摆杆7转变为传动轴8的轴向转动。

液压油缸结构二1b是在活塞杆上对称布置的铰链增力机构：见图10内部加工成封闭的油缸内腔，一截套筒4b外壁对称径向外沿形成双耳并有孔，用于穿过铰链轴5，连接上述相同的铰链增力机构、活塞杆3b插入套筒4b内径中，活塞杆3b上有径向槽，安装卡簧25将套筒4b与活塞杆3b固定，带动铰链增力机构一起沿液压油缸结构二1b油缸内腔作径向往复运动。当连板6与活塞杆3b轴线的夹角α临近90°时,参见图7，液压油缸的径向推力转变为一个被增大的扭矩传递至传动轴8和压爪9，实现对工件12的夹紧。液压油缸结构二1b内腔上部用端盖26密封。

机床中为该液压自动夹具配备3条液压油路，一路连接到轴向定位油缸14、另两路连接到液压油缸结构一1a中双耳油缸体4a或液压油缸结构二1b的封闭油缸内腔，连接到轴向定位油缸14 的油路20可控制轴向定位油缸活塞杆16动作， 连接到双耳油缸体4a 或液压油缸结构二1b的封闭油缸内腔的油路21、22可实现压爪的夹紧、松开动作，见附图3、4，来实现与传动轴8同轴的压爪9的夹紧、松开动作，油路的转换由机床数控系统实施。

既满足自动夹具定位、夹紧功能的需要又兼顾了整体动平衡的夹具结构和形状：见图11-13，夹具1，外形呈短圆柱状，其一端加工有与连接盘2配合的止口，供定心和与主轴法兰盘连结使用，内部开有半圆形空腔，与止口连通的半圆形平底空腔既为铰链增力机构提供了容纳空间又符合整体动平衡的要求，夹具1的另一端沿轴向开有“П”形通槽，为上、下料时工件曲轴12进入夹具提供了通道，图12中槽两侧形成两个对称的悬伸臂为“定心钳口”的固定及传动轴的通过和支撑创造了条件。

支撑板10通过螺钉和平键固定在夹具1两侧悬伸臂的前端，见附图5，将悬伸臂连为一体，形成框架式结构，增强了对曲轴的支撑刚性。定心弧形钳口11，见图8，用螺钉固定在支撑板的中间位置，压爪9的锥孔与传动轴8一端的锥柄吻合，用螺钉和压盖17锁紧，见图6。

在左夹具1上半部分可安装配重块19，通过增减配重块19使夹具满足动平衡精度等级G=0.4的要求。

支撑板10的形状为半月形，见附图5，其直线边中间位置有凹缺构成的方槽，用以固定和调整定心弧形钳口11。

为保证被加工曲轴的连杆颈处于车床主轴的回转中心上，定心弧形钳口11也可以设计成V型钳口24，周边形状设计成矩形，见图8、图9，弧形钳口11的半径与被加工曲轴吻合，V型钳口24适用工件规格更多，钳口齿形经淬火处理。

在定心弧形钳口11的侧面和底面安装有配磨垫18，通过调整配磨垫18使被加工曲轴12的连杆颈处于车床的主轴回转中心上，确保加工精度要求。

夹具的动作顺序：被加工的曲轴12主轴颈放置在夹具的定心弧形钳口11上 ─ 轴向定位油缸活塞杆16推动曲轴靠紧定位螺钉 ─ 角向定位机构(另外一个独立机构)动作对曲轴进行角向定位 ─ 夹紧油路21给油，压爪9摆动，夹紧曲轴 ─ 主轴旋转车削开始。加工完毕后，主轴停止转动，油路22给油，压爪9张开，轴向定位油缸活塞杆16缩回，机械手自动取下被加工曲轴12，完成了一个加工循环。

Claims (2)

1.一种曲轴连杆颈车削液压自动夹具，用于双主轴曲轴加工专用车床上，在车床的两个同步主轴端部各安装一个夹具，其特征在于曲轴旋转产生的离心力与夹紧力方向一致的夹具结构设计：各个夹具体通过连接盘分别固定在机床左右主轴前法兰端面上，两个夹具不同之处是右夹具体上装有轴向定位油缸，而左夹具体的相对位置安装有轴向定位螺钉；夹具体的内腔空间径向安装液压油缸及铰链增力机构；液压油缸设计两种结构：双耳油缸体与铰链增力机构相连或与活塞杆一体的双耳套筒与铰链增力机构相连，将作用力通过与所述双耳油缸体或与活塞杆一体的双耳套筒相连结的连板、摆杆转变为传动轴的转动，当连板与双耳油缸体或双耳套筒中活塞杆轴线的夹角α临近90°时，液压油缸的推力转变为一个被增大的扭矩传递至传动轴和压爪，实现对工件的夹紧；机床中为该液压自动夹具配备3条液压油路，一路连接到轴向定位油缸、另两路连接到双耳油缸体或与活塞杆一体的双耳套筒来实现压爪的夹紧、松开动作，油路的转换由机床数控系统实施。

2.根据权利要求1所述的曲轴连杆颈车削液压自动夹具，其特征在于铰链增力机构是由对称布置的连板(6)、摆杆(7)以铰链轴(5)连结，摆杆(7)与传动轴(8)的一端固定，连板(6)与液压油缸连接；液压油缸推力由于连板(6)与活塞杆轴线夹角α在运动过程中的改变而被增大数倍，此作用力通过铰链轴(5)和摆杆(7)形成的扭矩经传动轴(8)传递至压爪(9)，实现对工件的夹紧。

3. 根据权利要求1所述的曲轴连杆颈车削液压自动夹具，其特征在于液压油缸结构一是在左夹具体(1a)的油缸体上对称布置有铰链增力机构：双耳油缸体(4a)的外壁有沿径向对称外沿的部位，其上有孔，用于穿过铰链轴(5)，连接铰链增力机构。

4. 根据权利要求1所述的曲轴连杆颈车削液压自动夹具，其特征在于液压油缸结构二是在活塞杆上对称布置有铰链增力机构：左夹具体(1b)内部加工成封闭的油缸内腔，与活塞杆一体的双耳套筒(4b)外壁对称径向外沿形成双耳并有孔，用于穿过铰链轴(5)，连接铰链增力机构；活塞杆(3b)插入套筒(4b)内径中，并用卡簧(25)固定，带动铰链增力机构一起沿左夹具体(1b)内腔作径向往复运动。

5. 根据权利要求1所述的曲轴连杆颈车削液压自动夹具，其特征在于既满足自动夹具定位、夹紧功能的需要又兼顾了整体动平衡的夹具体结构和形状：左夹具体(1)外形呈短圆柱状，其一端加工有与连接盘(2)配合的止口，供定心和与主轴法兰盘连结使用，与止口连通的半圆形平底空腔既为铰链增力机构提供了容纳空间又符合整体动平衡的要求，左夹具体(1)的另一端沿轴向开有“П”形通槽，槽两侧形成两个对称的悬伸臂和半圆形空腔。

6. 根据权利要求5所述的曲轴连杆颈车削液压自动夹具，其特征在于支撑板(10)通过螺钉和平键固定在左夹具体(1)两侧悬伸臂的前端，将悬伸臂连为一体，形成框架式结构，增强了对曲轴的支撑刚性；定心弧形钳口(11)，用螺钉固定在支撑板(10)的中间位置，压爪(9)的锥孔与传动轴(8)一端的锥柄吻合，用螺钉和压盖(17)锁紧。

7. 根据权利要求6所述的曲轴连杆颈车削液压自动夹具，其特征在于支撑板(10)的形状为半月形，其直线边中间位置有凹缺构成的方槽，用以固定和调整定心弧形钳口(11)或V型钳口(24)的外围。

8. 根据权利要求7所述的曲轴连杆颈车削液压自动夹具，其特征在于为保证被加工曲轴的连杆颈处于车床主轴的回转中心上，定心弧形钳口(11)或V型钳口(24)周边形状为矩形体，钳口齿形经淬火处理；定心弧形钳口(11)的半径与工件曲轴(12)吻合，V型钳口(24)适用工件规格更多。

9. 根据权利要求1所述的曲轴连杆颈车削液压自动夹具，其特征在于在定心弧形钳口(11)的周边矩形体侧面和底面安装有配磨垫(18)，通过调整配磨垫(18)使被加工曲轴(12)的连杆颈处于车床的主轴回转中心上，确保加工精度要求。

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