CN104589298A - 一种用于v型柴油机机架毛坯的划线方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于V型柴油机机架毛坯的划线方法，该机架毛坯具有纵向分布于下部中央的若干同轴的主轴承孔、对称地分列于顶部两侧且轴线与机架中心线成30°夹角的相互平行的两列缸套孔和两列导筒孔，其特征在于：在保证加工余量的前提下，基于等边三角形立体空间操作，在水平工作台上通过五个划线位置划出满足设计尺寸要求的所述机架毛坯的各缸套孔、导筒孔、凸轮轴孔、主轴承孔的中心线和孔圆加工线、机架外形轮廓加工线及机架两端面的加工线。本发明使用常规的划线工具和专用单脚卡工具，在五个划线位置上实现了V型机架等边三角形立体空间操作，达到了降低生产成本、避免质量事故的有益效果，具有操作简便、划线精度高的优点，适用于任何V型整体式机架及类似零部件的划线操作。

Description

一种用于V型柴油机机架毛坯的划线方法
技术领域
本发明涉及大型柴油机部件的制造工艺，具体涉及一种用于V型柴油机机架毛坯的划线方法，属于柴油机制造技术领域。
背景技术
机架是柴油机中的重要零件，它在工作过程中承受着气缸体的压力和起着导向活塞、连杆及曲轴工作的作用。请参阅图1，在中型V型柴油机的机架上，下部的中央沿纵向分布有若干同轴的主轴承孔11；十六个缸套孔12分成两列，以缸套孔中心线OA、OB分别与机架中心线OO’成30°夹角的位置，对称地分列于机架顶部的两侧，并且两侧的缸套孔中心点A和B以及主轴承孔中心点O形成等边三角形的顶点；十六对导筒孔13以八对一列，分布于两列缸套孔12的外侧并与缸套孔12平行(两者中心线平行而且各列孔中心点连线平行)。
柴油机整体机架铸件毛坯在进行机加工之前一般要经过划线工序，通过划线找出满足设计尺寸要求的各缸套孔12、导筒孔13和主轴承孔11的中心线、外形轮廓线以及机架基准端面的位置线。划线的方法以及形成的线形、线质对机加工的质量、周期和周转都具有重大的影响。
现有技术中，机架毛坯通常以七个位置的划线步骤完成划线工作，并且以正置的位置通过千斤顶2支撑在水平工作台4上作为第一划线位置(见图1)。这样的划线方法存在有过程繁琐、沉重的毛坯体翻转工作量大、操作劳动强度大和安全风险高的不足。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种用于V型柴油机机架毛坯的划线方法，基于等边三角形立体空间操作平台，减少划线位置和工序，在保证技术精度的前提下，达到降低生产成本、避免安全和质量事故的效果，从而具有精度高、成本低、操作快速方便的优点。
为了达到上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：
一种用于V型柴油机机架毛坯的划线方法，该机架毛坯具有纵向分布于下部中央的若干同轴的主轴承孔、对称地分列于顶部两侧且轴线与机架中心线成30°夹角的相互平行的两列缸套孔和两列导筒孔，其特征在于：在保证加工余量的前提下，基于等边三角形立体空间操作，在水平工作台上通过五个划线位置划出满足设计尺寸要求的所述机架毛坯的各缸套孔、导筒孔、凸轮轴孔、主轴承孔的中心线和孔圆加工线、机架外形轮廓加工线及机架两端面的加工线。
进一步地，所述的划线方法包括下列具体步骤：
1)在所述水平工作台上，以所述机架毛坯的任意一侧面向下，以横置的位置通过千斤顶支撑该机架毛坯，作为第一划线位置；
2)使用专用单脚卡以两侧的每一对对称的导筒孔的非加工外圆的顶面和侧面为基准，在机架毛坯的上平面上逐对分出对称中心点并找出导筒孔的平均对称中心点连线，使用普通单脚卡在机架毛坯的各主轴承孔上分出主轴承孔中心并找出主轴承孔的平均中心连线，通过调整各千斤顶的升降，用划针盘校正所述的导筒孔的平均对称中心点连线和主轴承孔的平均中心连线与水平工作台达到平行；
3)以所述主轴承孔的平均中心连线为基准，使用划针盘划出缸套孔中心连线以及凸轮轴孔中心连线，在所述机架毛坯的两端面上划出机架中心线、两侧的缸套孔中心连线以及机架外形轮廓线；
4)以所述机架毛坯的底平面向下，将所述机架毛坯以正置的位置通过千斤顶支撑于水平工作台上并校正水平，作为第二划线位置；使用吊锤、千斤顶和划针盘校正机架毛坯呈水平状态，在所述机架毛坯的两端面上定出所述等边三角形的三个基点，然后划定所述等边三角形的第一根边长线、主轴承孔中心线、主轴承孔圆加工线、凸轮轴孔中心线、凸轮轴孔圆加工线、底平面加工线和机架外形轮廓加工线，并使用直尺连接所述机架毛坯两侧面的加工线；
5)以所述机架毛坯的右侧面向下，使机架中心线与水平工作台台面成+30°倾角，用千斤顶将所述机架毛坯支撑于所述水平工作台上，并使用划针盘校正所述主轴承孔的平均中心连线和右侧一排缸套孔中心连线达到水平位置，作为第三划线位置；使用划针盘校正并划定所述等边三角形的第二根边长线、右侧缸套孔中心连线和右侧导筒孔中心连线，使用角尺划定缸套孔斜面加工线；
6)以所述机架毛坯的左侧面向下，使机架中心线与水平工作台台面成－30°倾角，用千斤顶将所述机架毛坯支撑于所述水平工作台上，并使用划针盘校正所述主轴承孔的平均中心连线和左侧一排缸套孔中心连线达到水平位置，作为第四划线位置；使用划针盘校正并划定所述等边三角形的第三根边长线、左侧缸套孔中心连线和左侧导筒孔中心连线，使用角尺划定缸套孔斜面加工线；以主轴承孔的平均中心连线、缸套孔中心连线和所述等边三角形的三根边长线构成等边三角形空间立体操作标志线；
7)以所述机架毛坯的零位端面向下，用千斤顶将所述机架毛坯支撑于所述水平工作台上，并且使用吊锤校正机架毛坯的底平面、导筒孔的平均对称中心点连线和主轴承孔的平均中心连线与水平工作台台面垂直，将所述零位端面达到水平，作为第五划线位置；以两侧的导筒孔的平均中心连线为基准，兼顾各缸套孔的加工余量，使用划针盘划定导筒孔中心线、导筒孔圆加工线、缸套孔中心线、缸套孔圆加工线、主轴承孔端面加工线和机架两端面的加工线。
进一步地，所述的步骤1)、步骤4)、步骤5)、步骤6)和步骤7)中，所述千斤顶的支撑位置到该机架毛坯的两端的距离满足下列条件：a＝0.207L，其中，a为千斤顶到机架毛坯端面的距离，L为机架毛坯的总长。
进一步地，所述的专用单脚卡包括划线脚、定位脚和连接销，所述划线脚的一端和定位脚的一端通过所述连接销可旋转地相互连接，所述划线脚的另一端设有划线针，所述定位脚的另一端的内侧设有形状与所述导筒孔的非加工外圆的顶面和侧面相吻合的定位曲线部。
进一步地，所述的水平工作台为平面度误差为0.2mm/10米的平台。
与现有技术相比，本发明具有下列有益效果：
本发明与现有划线技术相结合，在五个划线位置上实现了V型柴油机机架毛坯立体等边三角形的划线操作，实现了降低生产成本和避免复杂操作而带来的质量事故，具有操作简便、划线精度高的优点，能够适用于任何V型柴油机机架毛坯及类似零部件的划线操作。
附图说明
图1为机架的结构示意图。
图2为本发明的方法流程示意图。
图3为本发明的第一划线位置图。
图4为专用单脚卡的结构示意图。
图5为千斤顶支撑位置示意图。
图6为本发明的步骤3示意图。
图7为本发明的第二划线位置(步骤4)图。
图8为本发明的第三划线位置(步骤5)图。
图9为本发明的第四划线位置(步骤6)图。
图10为图8的C向视图。
图11为本发明的第五划线位置(步骤7)图。
图12为本发明的等边三角形立体操作空间的示意图。
具体实施方式
本发明解决其技术问题的关键在于，如何在所述机架毛坯1的横卧位置上，实现两排导筒孔13中心对机架毛坯1的分中，在保证加工余量的前提下，划出各缸套孔12和主轴承孔11的等边三角形中心线及基准端面的位置。
本发明所述用于V型柴油机机架毛坯的划线方法用于V型柴油机机架毛坯的划线，该机架毛坯具有纵向分布于下部中央的若干同轴的主轴承孔、对称地分列于顶部两侧且轴线与机架中心线成30°夹角的相互平行的两列缸套孔和两列导筒孔，其特征在于：在保证加工余量的前提下，基于等边三角形立体空间操作，在水平工作台上通过五个划线位置划出满足设计尺寸要求的所述机架毛坯的各缸套孔、导筒孔、凸轮轴孔、主轴承孔的中心线和孔圆加工线、机架外形轮廓加工线及机架两端面的加工线。
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步阐述，但不能以此来限制本发明的保护范围。
请参阅图2，所述用于V型柴油机机架毛坯的划线方法包括下列具体步骤：
1、在水平工作台4上，见图3，以所述机架毛坯1的任意一侧面向下，以横置的位置通过千斤顶2支撑该机架毛坯1，作为第一划线位置。所述的水平工作台4为平面度误差为0.2mm/10米的平台。
再请参阅图5，所述千斤顶2的支撑位置到该机架毛坯1的两端的距离应满足下列条件：a＝0.207L，其中，a为千斤顶到机架毛坯1端面的距离，L为机架毛坯1的总长。当满足上述条件时，被支撑起的机架毛坯1因自重而引起的变形为最小，从而保证了第一划线位置的机架线形，并且在后续划线位置进行划线后的线形能够保证平行，进而保证经划线的机架毛坯1移至加工机床工作台时，其变形的恢复不会影响划线的精度。其原理如下：见图5，千斤顶2对称地支撑在所述机架毛坯1的T1和T2点，T1点与机架毛坯1的零位端面D的距离和T2点与机架毛坯1另一端面的距离均为a，机架毛坯总长为L，其自重q作用在机架毛坯1的总长L的中点E处，则自重q在机架毛坯内产生的弯矩分布如图所示，由力学原理可知，当|ME|＝|MD|＝|MF|时，在重力下整体机架毛坯1的最大变形量为最小：ME＝qL*(L/2-a)/2-(qL/2)*(L/4)＝qL2/8-qLa/2，MD＝MF＝-qa2/2，所以qL2/8-qLa/2＝qa2/2，最后得a/L＝0.207。
2、使用专用单脚卡5以两侧的每一对对称的导筒孔13的非加工外圆的顶面和侧面为基准，参阅图3，在机架毛坯1的上平面15上逐对分出对称中心点O’并找出导筒孔13的平均对称中心点连线O’O1’；使用普通单脚卡在机架毛坯1的各主轴承孔11上分出主轴承孔中心O并找出主轴承孔11的平均中心连线OO1；用划针盘以水平工作台4台面为基准，通过调整各千斤顶2的升降，校正所述的导筒孔13的平均对称中心点连线O’O1’和主轴承孔11的平均中心连线OO1与水平工作台4达到平行。
所述专用单脚卡5的结构见图4，该专用单脚卡5包括划线脚52、定位脚53和连接销51，所述划线脚52的一端和定位脚53的一端通过所述连接销51可旋转地相互连接，所述划线脚52的另一端设有尖锐的划线针，所述定位脚53的另一端的内侧设有定位曲线部54，该定位曲线部54由顶线和侧线构成，并且该定位曲线部54的形状与所述导筒孔13的非加工外圆的顶面和侧面相吻合。
3、通过常规方法，请参阅图6，以主轴承孔11的平均中心连线OO1为基准，使用划针盘划出缸套孔中心连线AA1和BB1以及凸轮轴孔中心连线，试校出各毛坯尺寸符合设计尺寸范围后，在机架毛坯1的两端面上划出机架中心线OO’、两侧的缸套孔中心A与缸套孔中心B的连线AB以及机架外形轮廓线FGHI。
4、请参阅图7，将所述机架毛坯1侧翻90°，以该机架毛坯1的底平面14向下，以正置的位置通过千斤顶2支撑于水平工作台4上并校正水平，作为第二划线位置。同样的，所述千斤顶2的支撑位置到该机架毛坯1的两端的距离应满足下列条件：a＝0.207L，其中，a为千斤顶2到机架毛坯1端面的距离，L为机架毛坯1的总长(见图5)。
使用吊锤工具校验机架中心线OO’与水平工作台4的台面垂直，通过调整各千斤顶2的升降，用划针盘校正所述主轴承孔11的平均中心连线OO1达到水平，缸套孔中心线OA、OB分别与机架中心线OO’的夹角达到30°，使机架毛坯1呈水平状态而避免处于歪扭状态，从而保证划线的正确校调和精准划线。
试校出各毛坯尺寸符合设计尺寸范围后，使用划针盘在机架毛坯1的两端面上定出正确的所述等边三角形三个基点O、A和B，作为两端面的空间立体操作标志点；然后在机架毛坯1的两端面上划定连线AB(等边三角形的第一根边长线)、主轴承孔中心线OX、主轴承孔圆加工线、凸轮轴孔中心线、凸轮轴孔圆加工线、底平面加工线和机架外形轮廓加工线FGHI，并使用直尺连接机架毛坯1两侧面的斜面FG和IH加工线且检查斜面板厚度。
5、请参阅图8，将所述机架毛坯1侧翻，以该机架毛坯1的右侧面向下，使机架中心线OO’与水平工作台4台面成+30°倾角，用千斤顶2将所述机架毛坯1支撑于所述水平工作台4上，并使用划针盘校正所述主轴承孔11的平均中心连线OO1和右侧一排缸套孔中心连线BB1达到水平位置，作为第三划线位置。同样的，所述千斤顶2的支撑位置到该机架毛坯1的两端的距离应满足下列条件：a＝0.207L，其中，a为千斤顶2到机架毛坯1端面的距离，L为机架毛坯1的总长(见图5)。
使用划针盘校正并划出机架毛坯1两端面上的OB连线，该OB连线为等边三角形的第二根边长线，即右腰线；请参阅图10，连接机架毛坯1两端面上等边三角形的顶点B和B1以划定右侧缸套孔中心连线BB1，再与该缸套孔中心连线BB1平行地划出右侧导筒孔中心连线；通过常规方法，使用角尺连接划定缸套孔斜面加工线BI。
6、请参阅图9，将所述机架毛坯1向另一方向侧翻，以该机架毛坯1的左侧面向下，使机架中心线OO’与水平工作台4台面成－30°倾角，用千斤顶2将所述机架毛坯1支撑于所述水平工作台4上，并使用划针盘校正所述主轴承孔11的平均中心连线OO1和左侧一排缸套孔中心连线AA1达到水平位置，作为第四划线位置。同样的，所述千斤顶2的支撑位置到该机架毛坯1的两端的距离应满足下列条件：a＝0.207L，其中，a为千斤顶2到机架毛坯1端面的距离，L为机架毛坯1的总长(见图5)。
与步骤5类似，使用划针盘校正并划出机架毛坯1两端面上的OA连线，该OA连线为等边三角形的第三根边长线，即左腰线；连接机架毛坯1两端面上等边三角形的顶点A和A1以划定左侧缸套孔中心连线AA1，再与该缸套孔中心连线AA1平行地划出左侧导筒孔中心连线；通过常规方法，使用角尺连接划定缸套孔斜面加工线AF。所述主轴承孔11的平均中心连线OO1、缸套孔中心连线AA1和BB1、连线AB、连线OA和连线OB构成等边三角形空间立体操作标志线(见图12)。
7、请参阅图11，以所述机架毛坯1的零位端面D(见图5)向下，用千斤顶2将所述机架毛坯1支撑于所述水平工作台4上，使用吊锤校正机架毛坯1的底平面14、导筒孔13的平均对称中心点连线O’O1’和主轴承孔11的平均中心连线OO1与水平工作台4台面垂直，将零位端面D达到水平，作为第五划线位置。同样的，所述千斤顶2的支撑位置到该机架毛坯1的两端的距离应满足下列条件：a＝0.207L，其中，a为千斤顶2到机架毛坯1端面的距离，L为机架毛坯1的总长(见图5)。
以两侧的导筒孔13的平均中心连线为基准，兼顾各缸套孔12的加工余量，使用划针盘划定导筒孔中心线、导筒孔圆加工线，缸套孔中心线、缸套孔圆加工线，主轴承孔端面加工线、机架两端面的加工线。
上述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请内容所作的等效变化与修饰，都应成为本发明专利的保护范围。
本发明可用于对任何V型机架进行划线操作，对水平、垂直、倾斜角度和多角度的旋转定位都可进行任意角度调整，达到机架工件最佳的加工平面和加工角度。本发明成本低廉，所用的工具简单，与普通和高科技机床共同执行工艺程序，可加工出高精度的V型机架。

Claims (5)

1.一种用于V型柴油机机架毛坯的划线方法，该机架毛坯具有纵向分布于下部中央的若干同轴的主轴承孔、对称地分列于顶部两侧且轴线与机架中心线成30°夹角的相互平行的两列缸套孔和两列导筒孔，其特征在于：在保证加工余量的前提下，基于等边三角形立体空间操作，在水平工作台上通过五个划线位置划出满足设计尺寸要求的所述机架毛坯的各缸套孔、导筒孔、凸轮轴孔、主轴承孔的中心线和孔圆加工线、机架外形轮廓加工线及机架两端面的加工线。
2.根据权利要求1所述的用于V型柴油机机架毛坯的划线方法，其特征在于：所述的划线方法包括下列具体步骤：
1)在所述水平工作台上，以所述机架毛坯的任意一侧面向下，以横置的位置通过千斤顶支撑该机架毛坯，作为第一划线位置；
2)使用专用单脚卡以两侧的每一对对称的导筒孔的非加工外圆的顶面和侧面为基准，在机架毛坯的上平面上逐对分出对称中心点并找出导筒孔的平均对称中心点连线，使用普通单脚卡在机架毛坯的各主轴承孔上分出主轴承孔中心并找出主轴承孔的平均中心连线，通过调整各千斤顶的升降，用划针盘校正所述的导筒孔的平均对称中心点连线和主轴承孔的平均中心连线与水平工作台达到平行；
3)以所述主轴承孔的平均中心连线为基准，使用划针盘划出缸套孔中心连线以及凸轮轴孔中心连线，在所述机架毛坯的两端面上划出机架中心线、两侧的缸套孔中心连线以及机架外形轮廓线；
4)以所述机架毛坯的底平面向下，将所述机架毛坯以正置的位置通过千斤顶支撑于水平工作台上并校正水平，作为第二划线位置；使用吊锤、千斤顶和划针盘校正机架毛坯呈水平状态，在所述机架毛坯的两端面上定出所述等边三角形的三个基点，然后划定所述等边三角形的第一根边长线、主轴承孔中心线、主轴承孔圆加工线、凸轮轴孔中心线、凸轮轴孔圆加工线、底平面加工线和机架外形轮廓加工线，并使用直尺连接所述机架毛坯两侧面的加工线；
5)以所述机架毛坯的右侧面向下，使机架中心线与水平工作台台面成+30°倾角，用千斤顶将所述机架毛坯支撑于所述水平工作台上，并使用划针盘校正所述主轴承孔的平均中心连线和右侧一排缸套孔中心连线达到水平位置，作为第三划线位置；使用划针盘校正并划定所述等边三角形的第二根边长线、右侧缸套孔中心连线和右侧导筒孔中心连线，使用角尺划定缸套孔斜面加工线；
6)以所述机架毛坯的左侧面向下，使机架中心线与水平工作台台面成－30°倾角，用千斤顶将所述机架毛坯支撑于所述水平工作台上，并使用划针盘校正所述主轴承孔的平均中心连线和左侧一排缸套孔中心连线达到水平位置，作为第四划线位置；使用划针盘校正并划定所述等边三角形的第三根边长线、左侧缸套孔中心连线和左侧导筒孔中心连线，使用角尺划定缸套孔斜面加工线；以主轴承孔的平均中心连线、缸套孔中心连线和所述等边三角形的三根边长线构成等边三角形空间立体操作标志线；
7)以所述机架毛坯的零位端面向下，用千斤顶将所述机架毛坯支撑于所述水平工作台上，并且使用吊锤校正机架毛坯的底平面、导筒孔的平均对称中心点连线和主轴承孔的平均中心连线与水平工作台台面垂直，将所述零位端面达到水平，作为第五划线位置；以两侧的导筒孔的平均中心连线为基准，兼顾各缸套孔的加工余量，使用划针盘划定导筒孔中心线、导筒孔圆加工线、缸套孔中心线、缸套孔圆加工线、主轴承孔端面加工线和机架两端面的加工线。
3.根据权利要求2所述的用于V型柴油机机架毛坯的划线方法，其特征在于：所述的步骤1)、步骤4)、步骤5)、步骤6)和步骤7)中，所述千斤顶的支撑位置到该机架毛坯的两端的距离满足下列条件：a＝0.207L，其中，a为千斤顶到机架毛坯端面的距离，L为机架毛坯的总长。
4.根据权利要求2所述的用于V型柴油机机架毛坯的划线方法，其特征在于：所述的专用单脚卡包括划线脚、定位脚和连接销，所述划线脚的一端和定位脚的一端通过所述连接销可旋转地相互连接，所述划线脚的另一端设有划线针，所述定位脚的另一端的内侧设有形状与所述导筒孔的非加工外圆的顶面和侧面相吻合的定位曲线部。
5.根据权利要求1所述的用于V型柴油机机架毛坯的划线方法，其特征在于：所述的水平工作台为平面度误差为0.2mm/10米的平台。
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