CN102528479B - 一种外圆定位的四气门气缸盖导管内孔定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外圆定位的四气门气缸盖导管内孔定位装置，用于直接以导管外圆为基准进行待加工的导管内孔的定位，包括第一油缸和第一油缸驱动的第一推杆、第二油缸和第二油缸驱动的第二推杆；第一油缸将第一推杆的水平往复运动转化为四气门对应的第一、二定位销的上下运动，完成第一、二定位销相对于相应导管外圆的对位插拔动作，并以定位销销孔中心作为加工基准分别实现相应待加工导管内孔的定位；第二油缸将第二推杆的水平往复运动转化为四气门对应的第三、四定位销的上下运动，完成第三、四定位销相对于相应导管外圆的对位插拔动作，并以定位销销孔中心作为加工基准分别实现相应待加工导管内孔的定位。

Description

一种外圆定位的四气门气缸盖导管内孔定位装置

技术领域

本发明涉及一种发动机气缸盖气门导管内孔的定位装置，特别涉及一种外圆定位的四气门气缸盖导管内孔定位装置。

背景技术

如图1所示，发动机工作时凸轮轴7’转动，通过挺柱6’和摇臂1’带动气门5’在气门导管3’内做高速往复运动。气门导管3’是通过压力机压入气缸盖4’的气门导管底孔内的，发动机工作，缸盖罩内的冷却机油喷溅在气门导管3’上端周围，而气门5’和气门导管3’属于间隙配合，气门油封2的作用是防止气门5’将机油带入燃烧室内，当气门导管内孔与气门导管外圆有同轴度误差时，油封无法实现良好的密封作用，机油会进入燃烧室，进而导致烧机油故障的发生。

如图2所示，目前现有技术中常规的导管孔加工方法是：利用缸盖底面和底面上的工艺销孔定位，即以

工艺销孔10’和

工艺销孔11’定位，在枪铰机上枪铰

的导管底孔12’及

的进气座圈底孔和

的排气座圈底孔13’；然后压气门导管和气门座圈；如图3所示，再利用缸盖底面和底面工艺销孔定位，同时加工气门座圈密封锥面和

的导管内孔14’，保证所加工的密封带和导管内孔的同轴度。该定位方法在加工的导管底孔12’时，会产生定位误差和加工的位置误差，即加工后的导管底孔12’与定位的工艺销孔间会产生位置度误差。在最终精加工

的导管内孔和密封锥面时，虽然同样以缸盖底面和前述两个工艺销孔10’、11’定位，由于两次装夹工件，两次定位，将产生重复定位误差。由于气门导管的位置以缸盖的导管底孔12’定位，所以两次加工的累积误差会导致

气门导管内孔与缸盖的导管底孔不同轴，最终导致加工的导管内孔与缸盖

的导管外圆15’产生同轴度误差(由于安装的原因，导管外圆与导管底孔必定是同轴的)，影响装配以后的气门油封的密封性能，引起柴油机烧机油故障的发生。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中缺陷，可有效解决目前加工气门导管内孔与导管外圆同轴度超差问题，避免因为气门与气门导管外圆同轴度超差而导致的烧机油故障的发生。

本发明的一种外圆定位的四气门气缸盖导管内孔定位装置，用于直接以导管外圆为基准进行待加工的导管内孔的定位，包括第一油缸和第一油缸驱动的第一推杆、第二油缸和第二油缸驱动的第二推杆；第一油缸将第一推杆的水平往复运动转化为四气门对应的第一、二定位销的上下运动，完成第一、二定位销相对于相应导管外圆的对位插拔动作，并以定位销销孔中心作为加工基准分别实现相应待加工导管内孔的定位；第二油缸将第二推杆的水平往复运动转化为四气门对应的第三、四定位销的上下运动，完成第三、四定位销相对于相应导管外圆的对位插拔动作，并以定位销销孔中心作为加工基准分别实现相应待加工导管内孔的定位。

其中，第一、二推杆与相应的定位销的接触部位设有带对称斜坡的凹槽，定位销底部设滚轮，通过推杆的水平往复运动以及斜坡的作用实现定位销在垂直方向上与相应导管外圆的插拔。

其中，定位销下部设有用于拔销时的回位弹簧。

其中，该定位装置还包括夹紧油缸，夹紧油缸在定位销插销对位结束后夹紧固定待加工的气缸盖。

其中，推杆上设有四个带对称斜坡的凹槽及相应的定位销，实现四个气缸盖的相应导管内孔的同时定位加工。

其中，定位装置通过PLC与加工中心相连，实现导管内孔定位加工的自动控制。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、利用加工中心的测量头准确测量每个导管外圆定位销的中心坐标，加工相应的导管内孔时就以相应的定位销中心坐标作为基准，这样可以消除现有技术在加工导管底孔和加工导管内孔两道工序所产生的位置误差；

2、以相应的导管外圆定位加工导管内孔，夹具通过PLC与加工中心相连，将夹具的动作控制与加工中心的加工程序结合在一起，实现夹具与加工中心的联动；

3、通过一次布置四个气缸盖，插销时同时定位四个气缸盖中相同部位的气门导管，夹紧，加工中心一次换刀，同时加工四个气缸盖的相应导管内孔，可有效提高加工效率。

附图说明

图1是现有技术中气门工作原理示意图；

图2是现有技术中气门导管底孔加工定位示意图(其中2-1为定位底面示意图，2-2为2-1的E-E向剖视图)；

图3是现有技术中气门导管内孔加工定位示意图(其中3-1为定位底面示意图，3-2为2-1的D-D向剖视图)；

图4是本发明气门导管定位装置俯视图；

图5是图4的A-A向剖视图；

图6是图4的局部放大图；

图7是图4的B-B向剖视图；

图8是本发明气门导管定位装置仰视图。

结合附图在其上标记以下附图标记：

1’-摇臂，2’-气门油封，3’-气门导管，4’-气缸盖，5’-气门，6’-挺柱，7’-凸轮轴，8’-气门座圈，9’-定位底面，10’-

工艺销孔，11’-

工艺销孔，12’

的导管底孔，13’-排气座圈底孔，14’

的导管内孔，15’-

的导管外圆；

1-第一油缸，11-第一推杆，2-第二油缸，21-第二推杆，3-夹紧油缸，4-第一定位销，41-滚轮，42-弹簧，43-销孔，5-第二定位销，6-第三定位销，7-第四定位销，8-待加工工件(四气门气缸盖)。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

为了消除利用缸盖底面工艺销孔两次定位所带来的累积位置误差，本发明利用缸盖的气门导管外圆定位，利用立式加工中心加工

的导管内孔和气门座圈密封锥面，将设计基准与工艺基准统一，技术要求缸盖导管内孔与缸盖导管外圆保证同轴度，那么就以缸盖导管外圆作为定位基准，这样就消除了基准不统一，两次定位所带来的定位误差，保证了两者的同轴度要求。

加工四气门缸盖时，利用缸盖顶面突出的

导管外圆部分和缸盖顶面定位，准确定位后，夹紧缸盖，加工相应的导管内孔和气门座圈密封锥面，加工完成后，松夹，再定位另外的导管外圆，夹紧，加工所定位的导管内孔和气门座圈密封锥面，以此类推，直到加工完成四气门缸盖的四个气门导管。

本发明利用加工中心的特点，每次加工相应的导管时，都以相对应的定位销内孔座标作为加工座标(如图6所示，定位销实际为销套结构，定位时该销套套接在导管外圆的凸出部分)，由于工艺基准与设计基准统一，有效消除了工艺定位基准与不同的加工位置间的误差，提高了

的导管内孔相对

导管外圆的位置精度，消除了导管内孔与导管外圆间的位置误差，所以提高了导管内孔与导管外圆的同轴度。

为了提高效率，本发明利用所加工的缸盖属于一缸一盖互不干涉的特点，同时布置四个工件，利用一个油缸推动一根推杆，一次插销同时定位四个气缸盖的一个导管外圆，一次换刀同时加工不同气缸盖相同的位置的导管。

如果按照常规的设计，实现每个定位销的插销和拔销，都必须需要一个油缸的伸进和伸出来推动。本工装加工的缸盖工件属于四气门缸盖，按照常规设计，一个缸盖的四个气门导管定位，需要四个独立的油缸完成，4个缸盖，总共有16根需要定位的气门导管，定位的插销和拔销，需要16个独立的油缸，加上夹紧的油缸，整个工装采用的油缸数量达到26个。为了减少定位用的油缸，本发明利用一根推杆，利用推杆的斜面和油缸的伸进伸出，一个油缸同时控制两个定位销的插销和拔销，实现了两个油缸就满足四个工件四气门导管外圆定位的插销与拔销，大大减少了定位所需的油缸的数量，大幅降低了该夹具的制造成本。

下面对本发明的实施方案进行详细说明：

如图8所示，第一油缸1与第一推杆11固定连接，可驱动第一推杆11在水平方向上往复运动，第二油缸2与第二推杆21固定连接，可驱动第二推杆21在水平方向上往复运动。如图5-7所示，第一推杆11与定位销接触的上端面为带有斜坡的凹槽结构(凹槽结构共有四个，分别对应相应的四组定位销)。在吊装工件8(即四气门气缸盖)状态下，第一油缸1的活塞杆伸出处在中间位置，此时所推动的第一推杆11处在中间位置，第一定位销4的滚轮41以及第二定位销的滚轮51都处于相应凹槽的底部平面上，此时两个滚轮的高度一致，定位销上部的销孔均处在不插销状态(即气门导管外圆未插入销孔中)。吊装工件到位以后，第一油缸1活塞杆向前(即图5的右侧方向)伸出，推动第一推杆11向前移动。由于定位销被限制只能上下运动，在第一推杆11一侧斜面的推动下，四组第一定位销4同时向上运动，销孔插进工件8顶面导管伸出工件顶面的部分(即导管外圆)，准确定位工件8。工件定位后，第一油缸1上面自带的接近开关发出信号，控制相应的夹紧油缸3夹紧工件8。完成夹紧后，夹具控制用的PLC(programmable logic controller，可编程控制器)向加工中心发出夹紧完成的信号，加工中心抓刀，根据调试工装时所测量好的相应定位销座标，加工所定位的导管内孔。由于每次加工相应的导管内孔时，其所取座标都是相应的定位销，而定位销的销孔与导管外圆为插设连接，可有效保证两者同轴，从而可以有效保证加工的导管内孔与导管外圆同轴，实现了定位基准和设计基准的统一，消除了其他定位方式所带来的定位误差，提高了导管内孔与导管外圆的同轴度。

第一组导管内孔(共四个)加工完成后，第一油缸1后退，回到中间位置，四组第一定位销4在弹簧42的回复力作用下，向下移动，完成拔销动作。这时，装在第一推杆11端部的接近开关发出信号，夹紧油缸3松开工件8，完成松夹动作。松夹完成后，第一油缸1的活塞杆向后运动(即图5的左侧方向)，拉动第一推杆11向后运动，在第一推杆11另一侧斜面的作用下，四组第二定位销5同时向上运动，第二定位销的销孔插进工件顶面伸出的导管外圆端部，完成工件定位，这时，第一油缸1所带的接近开关发出定位信号，夹紧油缸3夹紧工件，夹紧完成后，工装的PLC向加工中心发出夹紧到位信号，加工中心抓刀，根据工装测定的定位销座标，分别加工四个缸盖相对应的导管内孔，加工完成后，夹具上的夹紧油缸松开工件，完成松夹，第一油缸1回到中间位置，四组第二定位销5在弹簧的作用下，向下运动，完成拔销动作，至此第一油缸1的控制动作完成。

第一油缸1控制的动作完成后，第二油缸2开始向前伸出，推动其所控制的第二推杆21向前移动，另外一组定位销(即第三定位销6)开始插销，循环动作与第一推杆11所完成的动作完全相同，完成工件定位、夹紧和导管内孔及密封锥面的加工。第四定位销7的插销和拔销的过程与第二定位销5的过程相同，但由第二油缸2进行控制。

上述动作过程总结如下：

原始状态下(第一油缸1、第二油缸2活塞杆均伸出停留在行程中间位置)。第一油缸1活塞杆伸出→第一推杆1向前运动→第一定位销4向上运动、插销→夹紧油缸3夹紧工件8→加工中心加工所定位的导管内孔和缸盖座圈密封锥面→第一油缸1活塞杆退回中间位置→第一推杆11退回中间位置→第一定位销4回落、拔销→第一油缸1活塞杆后退→第一推杆11向后运动→第二定位销5向上运动、插销→夹紧油缸3夹紧工件8→加工中心加工所定位的导管内孔和缸盖座圈密封锥面→第一油缸1活塞杆退回中间位置→第二定位销5回落、拔销→夹紧油缸3松夹，此时，两组导管内孔加工完毕。

加工另外两组导管内孔时，启动第二油缸2。第二油缸2活塞杆伸出→第二推杆21向前运动→第三定位销6向上运功、插销→夹紧油缸3夹紧工件8→加工中心加工所定位的导管内孔和缸盖座圈密封锥面→第二油缸2活塞杆退回中间位置→第二推杆21退回中间位置→第三定位销6回落、拔销→第二油缸2活塞杆后退→第二推杆21向后运动→第四定位销7向上运动、插销→夹紧油缸3夹紧工件8→加工中心加工所定位的导管内孔和缸盖座圈密封锥面→第二油缸2活塞杆退回中间位置→第四定位销7回落、拔销→夹紧油缸松夹。

本发明为了消除加工导管内孔与导管外圆之间的同轴度误差，每次加工导管内孔都以相应的导管外圆定位，实现工艺基准和设计基准的统一。在加工前，先利用加工中心的测量头准确测量每个导管外圆定位销的中心座标，加工相应的导管内孔时就以相应的定位销中心座标作为基准，这样可以消除利用缸盖底面工艺销孔，加工四个气门导管内孔时，在加工导管底孔和加工导管内孔两道工序所产生的位置误差；为了实现加工相应的导管内孔就以相应的导管外圆定位，夹具需要通过PLC与加工中心相连，将夹具的动作控制与加工中心的加工程序结合在一起，实现夹具与加工中心的联动；为了提高加工效率，本发明一次布置四个气缸盖，插销时同时定位四个气缸盖中相同部位的气门导管，夹紧，加工中心一次换刀，同时加工四个气缸盖的相应导管内孔。

本发明采用的定位、加工方法，可以解决目前加工气门导管内孔与导管外圆同轴度超差问题，避免因为气门与气门导管外圆同轴度超差而导致的烧机油故障的发生。

以上公开的仅为本发明的一个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种外圆定位的四气门气缸盖导管内孔定位装置，用于直接以导管外圆为基准进行待加工的导管内孔的定位，其特征在于，包括第一油缸和第一油缸驱动的第一推杆、第二油缸和第二油缸驱动的第二推杆；所述第一油缸将第一推杆的水平往复运动转化为四气门对应的第一、二定位销的上下运动，完成第一、二定位销相对于相应导管外圆的对位插拔动作，并以定位销销孔中心作为加工基准分别实现相应待加工导管内孔的定位；所述第二油缸将第二推杆的水平往复运动转化为四气门对应的第三、四定位销的上下运动，完成第三、四定位销相对于相应导管外圆的对位插拔动作，并以定位销销孔中心作为加工基准分别实现相应待加工导管内孔的定位；

所述第一、二推杆与相应的定位销的接触部位设有带对称斜坡的凹槽，定位销底部设滚轮，通过推杆的水平往复运动以及一侧所述斜坡的作用实现定位销在垂直方向上与相应导管外圆的插拔。

2.根据权利要求1所述的外圆定位的四气门气缸盖导管内孔定位装置，其特征在于，所述定位销下部设有用于拔销时的回位弹簧。

3.根据权利要求1至2中任意一项所述的外圆定位的四气门气缸盖导管内孔定位装置，其特征在于，还包括夹紧油缸，所述夹紧油缸在定位销插销对位结束后夹紧固定待加工的所述气缸盖。

4.根据权利要求1或2所述的外圆定位的四气门气缸盖导管内孔定位装置，其特征在于，推杆上设有四个所述带对称斜坡的凹槽及相应的定位销，实现四个气缸盖的相应导管内孔的同时定位加工。

5.根据权利要求1至2中任意一项所述的外圆定位的四气门气缸盖导管内孔定位装置，其特征在于，所述定位装置通过PLC与加工中心相连，实现所述导管内孔定位加工的自动控制。

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