CN103506865B - 一种缸盖进气斜面的加工方法 - Google Patents

一种缸盖进气斜面的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种缸盖夹持装置，包括斜面垫块和夹紧装置，斜面垫块的截面形状为直角梯形，斜面垫块以直角梯形的直角腰所在的平面为底面，以斜腰所在的平面为缸盖夹持面，缸盖夹持面上设置有圆柱销，缸盖工件原点在缸盖夹持面上的投影落在圆柱销的中心线上，斜面垫块的缸盖夹持面与底面的夹角与缸盖进气斜面的倾斜角相等。由于斜面垫块的缸盖夹持面与底面之间的夹角与缸盖进气斜面的倾斜角相等，因而将缸盖安装于缸盖夹持面上之后，缸盖进气斜面将处于竖直面内，对进气斜面的加工将转变为对处于竖直面内的平面进行加工。本发明还公开了一种采用该缸盖夹持装置进行缸盖进气斜面的加工方法，该方法能够有效降低斜面加工的生产成本。

Description

一种缸盖进气斜面的加工方法
技术领域
本发明涉及发动机加工技术领域，特别涉及一种发动机缸体的缸盖进气斜面的加工方法。
背景技术
缸盖作为发动机的核心零部件之一，其加工精度要求非常高，而缸盖的进气面是一个斜面，为了使进气斜面的整体尺寸以及进气斜面的表面粗糙度复合安装要求，需要对其该斜面进行加工，由于其本身的精度要求较高，并且为斜面，因而对其进行加工难度就非常大。
目前，发动机生产行业内常用的方法是采用昂贵的五轴联动的专用机床和专用夹具来进行缸盖进气斜面的加工，利用工作台的转动和翻转来加工斜面。
该种方法虽然能够完成对缸盖斜面的加工，但是由于该种设备价值昂贵，因此极大地限制了加工企业的发展。
因此，如何能够以较低的成本实现发动机缸盖进气斜面的加工，是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种缸盖夹持装置，以使发动机缸盖进气斜面处于竖直平面或者水平面内，从而将对斜面的加工转化为对平面的加工，在保证加工精度的同时以简化加工工艺；本发明的另一目的还在于提供一种采用上述缸盖夹持装置加工缸盖进气斜面的方法。
为解决上述技术问题，一种缸盖进气斜面的加工方法，包括缸盖夹持装置，所述缸盖夹持装置包括，斜面垫块，所述斜面垫块的截面形状为直角梯形，且所述斜面垫块以直角梯形的直角腰所在的平面作为底面，直角梯形的斜腰所在的平面为缸盖夹持面，所述缸盖夹持面上设置圆柱销，待加工缸盖的工件原点在所述缸盖夹持面上的投影落在所述圆柱销的中心线上，所述斜面垫块的缸盖夹持面与底面的夹角与缸盖进气斜面的倾斜角α相等；
设置于所述斜面垫块的缸盖夹持面上，用于夹紧待加工缸盖的夹紧装置；所述夹紧装置包括：固定设置于所述斜面垫块的缸盖夹持面上较高一侧的立柱；套装于所述立柱上，用于压紧待加工缸盖的压板；与所述立柱螺纹连接的锁紧螺母；
所述夹紧装置还包括：设置于所述斜面垫块的缸盖夹持面上较低一侧的套环，与所述套环螺纹连接且平行于所述缸盖夹持面的顶柱，所述顶柱与待加工缸盖接触的一端设置有垫板；
其中，所述斜面垫块直角梯形的截面上底所在的竖直平面为基准面；
采用如上所述的缸盖夹持装置对待加工缸盖夹持并进行加工，包括步骤：
1)在所述斜面垫块的缸盖夹持面上设置一圆柱芯棒，并使所述圆柱芯棒与所述斜面垫块直角梯形截面的上底所在的竖直平面相切；
2)将待加工缸盖安装于上述缸盖夹持装置上，形成缸盖夹持装置与待加工缸盖的组合体；
3)所述圆柱销外圆表面与圆柱芯棒外圆表面之间最近的距离A，所述圆柱销的直径G，所述圆柱芯棒的直径B，以及所述圆柱芯棒最高点与所述斜面垫块底面的距离H；
4)通过公式：C＝A+B/2+G/2计算得到圆柱销中心线与圆柱芯棒中心线在缸盖夹持面上的距离C，并通过公式D＝(B*sinα)/2+B/2计算得到圆柱芯棒与缸盖夹持面的接触点与所述斜面垫块直角梯形截面的上底所在的平面之间的距离D，F＝(B*COSα)/2+B/2，计算得到圆柱芯棒最高点到圆柱芯棒与缸盖夹持面的接触点在竖直面内的距离F；
5)将所述组合体安装于机床的工作台上，并调整机床主轴的中心线与所述斜面垫块的底面位于同一平面内，以斜面垫块直角梯形截面的上底所在的竖直平面为基准面，测量出机床主轴中心线与基准面之间的距离L；
6)以所述斜面垫块的长度方向为X轴，宽度方向为Y轴，高度方向为Z轴建立直角坐标系，并设定机床主轴13的坐标为(X1，Y1，Z1)，设定工件原点S1的坐标值为(X1+△X，Y1+△Y，Z1+△Z)；
7)通过公式△Y＝D+L+C*cosα，计算得到△Y，△Z＝H-F+C*sinα，计算得到△Z，使机床主轴在X方向移动并与待加工缸盖上任意一确定结构在X方向上对准，测量并记录此时机床主轴在X方向内的移动距离△X1，根据设计要求中可得出该结构与工件原点在X轴方向的距离△X2，通过△X＝△X1+△X2，计算得到△X；
8)由工件原点坐标S1(X1+△X，Y1+△Y，Z1+△Z)的值，通过缸盖的设计尺寸，计算得到待加工斜面的起始点坐标和终止点坐标，并将起始点坐标和终止点坐标输入数控机床进行斜面加工。
优选的，所述圆柱销(15)外圆表面与圆柱芯棒(11)外圆表面之间最近的距离A、圆柱销的直径G和圆柱芯棒的直径B采用卡尺进行测量，所述圆柱芯棒最高点与所述斜面垫块底面的距离H、机床主轴中心线与基准面之间的距离L和机床主轴在X方向内的移动距离△X1，采用在机床主轴上安装寻边器测量得到。
由以上技术方案可知，本发明所提供的缸盖夹持装置包括斜面垫块，斜面垫块的缸盖夹持面与地面之间的夹角与缸盖进气斜面的倾斜角α相等，并在缸盖夹持面上设置有用于夹紧待加工缸盖的夹紧装置。由于斜面垫块的缸盖夹持面与地面之间的夹角与缸盖进气斜面的倾斜角α相等，因而将缸盖通过夹紧装置安装于所述缸盖夹持面上之后，待加工的缸盖进气斜面将处于竖直面内，对进气斜面的加工将转变为对处于竖直面内的平面进行加工。本发明所提供的加工缸盖进气斜面的方法，在利用上述缸盖夹持装置的基础上，通过在缸盖夹持装置上安装圆柱芯棒，通过圆柱芯棒以及圆柱销，以及斜面垫块的基准面与机床主轴之间的关系，推理计算出工件原点的坐标值，由于工件上各个点的坐标值都可以由工件原点推出，因而在找到工件原点的坐标值之后可以根据设计尺寸推算出待加工的缸盖进气斜面的起点和终点的坐标值，并将坐标值输入到数控机床内，对缸盖进气斜面进行加工。
由此可以看出，本发明所提供的缸盖夹持装置将对缸盖进气斜面的加工转化为对平面的加工，这就有效降低了加工难度，通过本发明所提供的缸盖进气斜面的加工方法，可以通过缸盖夹持装置上安装的圆柱芯棒推算出工件原点的坐标，并最终推算出缸盖进气斜面的起点和终点坐标，通过将坐标值输入到数控机床来对缸盖进气斜面进行加工。加工过程中仅用到简单的缸盖夹持装置和普通的数控机床，与采用五轴联动的专用机床相比，本发明所提供的夹持装置和缸盖进气斜面的加工方法在保证加工精度的同时可以有效降低生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的缸盖安装在缸盖夹持装置上的整体示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明实施例所提供的工件原点坐标的推理图。
具体实施方式
本发明核心目的之一是提供一种缸盖夹持装置，通过该缸盖夹持装置可以将缸盖进气斜面的加工转变为对平面的加工，从而降低加工难度，同时本发明的另一目的还在于提供一种采用上述缸盖夹持装置加工缸盖进气斜面的方法。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请同时参考图1和图2，图1为本发明实施例所提供的缸盖安装在缸盖夹持装置上的整体示意图，图2为图1的俯视图。
本发明所提供的缸盖夹持装置，包括：
斜面垫块6，斜面垫块6的截面形状为直角梯形，且斜面垫块6以直角梯形的直角腰所在的平面作为底面，直角梯形的斜腰所在的平面为缸盖夹持面，缸盖夹持面上设置圆柱销15，待加工缸盖1的工件原点在缸盖夹持面上的投影落在圆柱销15的中心线上，斜面垫块6的缸盖夹持面与底面的夹角与缸盖进气斜面2的倾斜角α相等；
在缸盖夹持面上设置有用于夹紧待加工缸盖的夹紧装置。
在安装过程中，将待加工缸盖1安装于上述缸盖夹持面上，并使工件原点在缸盖夹持面上的投影落在圆柱销15中心线上，通过夹紧装置将待加工缸盖1夹紧。由于斜面垫块6的缸盖夹持面与底面的夹角与缸盖进气斜面2的倾斜角α相等，因而当待加工缸盖1安装于上述缸盖夹持装置后，其缸盖进气斜面2将处于竖直平面内，如图1中所示。由此，对斜面的加工转变为对平面的加工，从而使加工难度大幅度降低。
本发明提供的缸盖夹持装置上设置有夹紧装置，该夹紧装置用于夹紧安装在缸盖夹持面上的待加工缸盖1，其结构可以有多种形式，本实施例中的夹紧装置包括：在斜面垫块6的缸盖夹持面上较高的一侧固定设置的立柱8；并在立柱8上套设有压板9，压板9可沿立柱8上下运动，在立柱8的顶端设置有锁紧螺母10，锁紧螺母10用于将压板9锁紧，从而通过压力压紧安装在缸盖夹持面上的待加工缸盖1。压板9上的套设孔可以开设在压板9的一端也可以开设在压板9的中间，若开设在压板9的中间，即压板的中部套入立柱8，压板9的一端用于压住待加工缸盖1，而另一端处于悬空状态，因此为了保持压板9的稳定，该种情况下需要设置支撑柱7，支撑柱7用于支撑压板9不与待加工缸盖1接触的一端，如图1中所示。
为了进一步优化本发明所提供的缸盖夹持装置，本实施例中的夹紧装置还包括设置于斜面垫块6的缸盖夹持面上较低的一侧的套环4，与套环4螺纹连接并且平行于缸盖夹持面的顶柱5，顶柱5与待加工缸盖1接触的一端设置有垫板3。如图1中所示，顶柱5主要用于防止加工过程中待加工缸盖1在缸盖夹持面上下滑，通过垫块3顶紧待加工缸盖1，并且防止圆柱销15受力过大而产生弯曲。
请参考图3，图3为本发明实施例所提供的工件原点坐标的推理图。
一种加工缸盖进气斜面的方法，采用如上所述的缸盖夹持装置对待加工缸盖夹持并进行加工，包括步骤：
1)在斜面垫块6的缸盖夹持面上设置一圆柱芯棒，并使圆柱芯棒与斜面垫块6的直角梯形的上底所在的竖直平面相切，可以采用在斜面垫块6的直角梯形截面的上底所在的竖直平面安装一挡块12，并使圆柱芯棒11紧靠挡块12固定设置于缸盖夹持面上，来保证圆柱芯棒11与斜面垫块6的直角梯形的上底所在的竖直平面相切；
2)将待加工缸盖安装于上述缸盖夹持装置上，形成缸盖夹持装置与待加工缸盖的组合体；
3)测量所述圆柱销15外圆表面与圆柱芯棒11外圆表面之间最近的距离A，圆柱销的直径G，以及圆柱芯棒的直径B，以及圆柱芯棒的最高点与斜面垫块底面的距离H；
4)由公式：C＝A+B/2+G/2计算得到圆柱销15中心线与圆柱芯棒11中心线在缸盖夹持面上的距离C，由于工件原点在缸盖夹持面上的投影与圆柱销15中心线重合，因此C即为工件原点与圆柱芯棒在缸盖夹持面上的距离，并通过公式D＝(B*sinα)/2+B/2计算得到圆柱芯棒11与缸盖夹持面的接触点与斜面垫块6的直角梯形截面的上底所在的平面之间的距离D，由公式F＝(B*COSα)/2+B/2，计算得到圆柱芯棒11最高点到圆柱芯棒11与缸盖夹持面的接触点在竖直面内的距离F，上述公式中所用到的α，为缸盖进气斜面的倾斜角α，或者斜面垫块的缸盖夹持面与底面的夹角；
5)将组合体安装于机床的工作台上，并调整机床主轴13的中心线与所述斜面垫块6的底面位于同一平面内，以斜面垫块6直角梯形的截面上底所在的竖直平面为基准面14，测量出机床主轴13中心线与基准面14之间的距离L；
6)以斜面垫块6的长度方向为X轴，宽度方向为Y轴，高度方向为Z轴建立直角坐标系，并设定机床主轴13的坐标为(X1，Y1，Z1)，设定工件原点S1的坐标值为(X1+△X，Y1+△Y，Z1+△Z)；
7)通过公式△Y＝D+L+C*cosα，计算得到△Y，△Z＝H-F+C*sinα，计算得到△Z，使机床主轴13在X方向移动并与待加工缸盖1上任意一确定结构在X方向上对准，测量并记录此时机床主轴13在X方向内的移动距离△X1，根据待加工缸盖1的设计要求可得出该结构与工件原点在X轴方向的距离△X2，通过△X＝△X1+△X2，计算得到△X；
8)得出工件原点坐标S1(X1+△X，Y1+△Y，Z1+△Z)的值之后，通过缸盖的设计尺寸，即可计算得到待加工的缸盖进气斜面2的起始点坐标和终止点坐标，并将起始点坐标和终止点坐标输入数控机床进行斜面加工。
本发明所提供的缸盖进气斜面的加工方法，由于在加工过程中仅用到简单的缸盖夹持装置和普通的数控机床，与采用五轴联动的专用机床相比，本发明所提供的夹持装置和缸盖进气斜面的加工方法在保证加工精度的同时可以有效降低生产成本。
上述实施例中的所述圆柱销15外圆表面与圆柱芯棒11外圆表面之间最近的距离A、圆柱销15的直径G和圆柱芯棒11的直径B采用卡尺进行测量，圆柱芯棒11的最高点与斜面垫块6底面的距离H、机床主轴13中心线与基准面14之间的距离L和机床主轴13在X方向上移动的距离△X1是通过在机床主轴13上安装寻边器测量得到的。
以上对本发明所提供的缸盖进气斜面的加工方法及缸盖夹持装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种缸盖进气斜面的加工方法，包括缸盖夹持装置，所述缸盖夹持装置包括，斜面垫块(6)，所述斜面垫块(6)的截面形状为直角梯形，且所述斜面垫块(6)以直角梯形的直角腰所在的平面作为底面，直角梯形的斜腰所在的平面为缸盖夹持面，所述缸盖夹持面上设置圆柱销(15)，待加工缸盖(1)的工件原点在所述缸盖夹持面上的投影落在所述圆柱销(15)的中心线上，所述斜面垫块(6)的缸盖夹持面与底面的夹角与缸盖进气斜面(2)的倾斜角α相等；
设置于所述斜面垫块(6)的缸盖夹持面上，用于夹紧待加工缸盖(1)的夹紧装置；所述夹紧装置包括：固定设置于所述斜面垫块(6)的缸盖夹持面上较高一侧的立柱(8)；套装于所述立柱(8)上，用于压紧待加工缸盖(1)的压板(9)；与所述立柱(8)螺纹连接的锁紧螺母(10)；
所述夹紧装置还包括：设置于所述斜面垫块(6)的缸盖夹持面上较低一侧的套环(4)，与所述套环(4)螺纹连接且平行于所述缸盖夹持面的顶柱(5)，所述顶柱(5)与待加工缸盖(1)接触的一端设置有垫板(3)；
其中，所述斜面垫块(6)直角梯形的截面上底所在的竖直平面为基准面(14)；
其特征在于，采用上述所述的缸盖夹持装置对待加工缸盖夹持并进行加工，包括步骤：
1)在所述斜面垫块(6)的缸盖夹持面上设置一圆柱芯棒(11)，并使所述圆柱芯棒(11)与所述斜面垫块(6)直角梯形截面的上底所在的竖直平面相切；
2)将待加工缸盖(1)安装于上述缸盖夹持装置上，形成缸盖夹持装置与待加工缸盖(1)的组合体；
3)测量所述圆柱销(15)外圆表面与圆柱芯棒(11)外圆表面之间最近的距离A，所述圆柱销(15)的直径G，所述圆柱芯棒(11)的直径B，以及所述圆柱芯棒(11)的最高点与所述斜面垫块(6)底面的距离H；
4)通过公式：C＝A+B/2+G/2计算得到圆柱销(15)中心线与圆柱芯棒(11)中心线在缸盖夹持面上的距离C，并通过公式D＝(B*sinα)/2+B/2计算得到圆柱芯棒(11)与缸盖夹持面的接触点到所述斜面垫块(6)直角梯形截面的上底所在的竖直平面之间的距离D，由公式F＝(B*COSα)/2+B/2，计算得到圆柱芯棒(11)最高点到圆柱芯棒(11)与缸盖夹持面的接触点在竖直面内的距离F；
5)将所述组合体安装于机床的工作台上，并调整机床主轴(13)的中心线与所述斜面垫块(6)的底面位于同一平面内，以斜面垫块(6)直角梯形截面的上底所在的竖直平面为基准面(14)，测量出机床主轴(13)中心线与基准面(14)之间的距离L；
6)以所述斜面垫块(6)的长度方向为X轴，宽度方向为Y轴，高度方向为Z轴建立直角坐标系，并设定机床主轴(13)坐标为(X1，Y1，Z1)，设定工件原点S1的坐标值为(X1+△X，Y1+△Y，Z1+△Z)；
7)通过公式△Y＝D+L+C*cosα，计算得到△Y，△Z＝H-F+C*sinα，计算得到△Z，使机床主轴(13)在X方向移动并与待加工缸盖(1)上任意一确定结构在X方向上对准，测量并记录此时机床主轴(13)在X方向上的移动距离△X1，根据设计要求中可得出该结构与工件原点在X轴方向的距离△X2，通过△X＝△X1+△X2，计算得到△X；
8)由工件原点坐标S1(X1+△X，Y1+△Y，Z1+△Z)的值，通过待加工缸盖(1)的设计尺寸，计算得到待加工缸盖进气斜面(2)的起始点坐标和终止点坐标，并将起始点坐标和终止点坐标输入数控机床进行斜面加工。
2.根据权利要求1所述的缸盖进气斜面的加工方法，其特征在于，所述圆柱销(15)外圆表面与圆柱芯棒(11)外圆表面之间最近的距离A、圆柱销(15)的直径G和圆柱芯棒(11)的直径B采用卡尺进行测量，所述圆柱芯棒(11)最高点与所述斜面垫块(6)底面的距离H、机床主轴(13)中心线与基准面(14)之间的距离L和机床主轴(13)在X方向内的移动距离△X1，采用在机床主轴(13)上安 装寻边器测量得到。
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