CN106736698A - 用于柴油机连杆中分连接面孔齿复合加工的夹具及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于柴油机连杆中分连接面孔齿复合加工的夹具和方法，该夹具包括夹具体、大端搭压组件、支承座组件、大端垫圈组件、小端搭压组件、小端垫圈组件和定位座组件，安装在卧式加工中心的机床工作台上，对所述连杆体和连杆盖进行一次性装夹校调，装夹时连杆体和连杆盖分别紧靠定位座组件的下定位面和上定位面，使连杆体的中心线与连杆盖的中心线左右错位半个齿距，同时两者紧靠所述支承座组件的侧面以抵消切削力，然后通过机床工作台旋转的两个工位，完成所述连杆中分连接面及其连接孔和连接齿的复合加工。本发明通过一次装夹校调就能完成连杆中分连接面及其孔齿等所有要素的加工，缩短了工期，提高了效率和精度，保证了质量，降低了劳动强度。

Description

用于柴油机连杆中分连接面孔齿复合加工的夹具及方法

技术领域

本发明涉及一种大型柴油机构件的加工工艺，尤其涉及一种在卧式加工中心上通过一次装夹用于柴油机连杆中分连接面孔齿复合加工的夹具及方法，属于柴油机制造技术领域。

背景技术

连杆与曲轴一样是柴油机上最关键的运动件，其小端与活塞组件相连，大端与曲轴的曲柄销相配合组合成曲柄连杆机构，作用是把气缸内活塞的往复动力转化为曲轴的回转扭矩进行动力输出。请参阅图1，中高速柴油机连杆C的典型结构是其在大端轴承处中分为连杆体C1和连杆盖C2两部分，该两部分的中分面通过连接孔(包括销孔)和连接齿相配合连接起来。所述中分面及其连接孔(包括销孔)和连接齿的加工方法通常有两种：

一种是，首先在卧式加工中心上分别完成连杆体C1和连杆盖C2的中分面(即齿顶面)及其上的连接孔(包括销孔)的加工，然后将连杆体C1和连杆盖C2一起装夹在强力磨齿机上，以销孔为校调基准完成装夹后，将连杆体C1和连杆盖C2一起进行强力磨齿机加工。

另一种是，首先在卧式加工中心上分别完成连杆体C1和连杆盖C2的中分面(即齿顶面)及其上的连接孔(包括销孔)的加工，然后将连杆体C1和连杆盖C2在中大型数控镗铣床或卧式加工中心上中心错位半齿距地上下叠放，以销孔为校调基准完成装夹后，使用成型铣齿刀进行铣齿加工。

由于柴油机连杆C中分面上连接孔(即螺栓孔包括销孔)和连接齿等要素都有较高的形位精度加工要求，因此在强力磨齿机上机加工或在中大型数控机床上铣齿加工时都必须对中分面上已加工的销孔或螺栓孔进行精确校调，这往往需要花费较多的校调工时，所以上述连杆中分面的加工工艺方案存在有以下缺点：

1、连杆中分面的孔、齿等加工要素须在两种机床上多次装夹校调分三道工序才能完成加工，导致工件周转繁复，辅助工时大，生产周期长，生产效率低。

2、连杆中分面的孔、齿等加工校调精度要求较高，装夹校调次数过多难免产生累积误差，从而无法保证孔齿的形位精度。

发明内容

本发明的目的在于，克服上述通常工艺的技术不足，提供一种用于柴油机连杆中分连接面孔齿复合加工的夹具及方法，专用于在卧式加工中心上实现通过一次装夹校调完成中分连接面及其连接孔和连接齿的复合加工，从而省去多次装夹校调的麻烦，减少辅助工时，提高加工效率，同时避免因此而产生的累积误差，有效提升孔齿加工形位精度的质量保证能力。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：

一种用于柴油机连杆中分连接面孔齿复合加工的夹具，该连杆包括具有中分连接面的连杆体和连杆盖，其特征在于：所述夹具包括夹具体、大端搭压组件、支承座组件、大端垫圈组件、小端搭压组件、小端垫圈组件和定位座组件；

所述夹具体为矩形钢板件，所述大端垫圈组件和小端垫圈组件固定连接在所述夹具体上，用于支撑所述连杆体和连杆盖，该大端垫圈组件的位置与连杆体的大头的位置相对应，该小端垫圈组件的位置与所述连杆体的小头的位置相对应；

所述大端搭压组件与所述夹具体连接且压置于所述连杆盖之上，将该连杆盖和连杆体的大头压紧固定在所述大端垫圈组件上，所述小端搭压组件与所述夹具体连接且压置于所述连杆体的小头之上，将该连杆体的小头压紧固定在所述小端垫圈组件上；

所述支承座组件安装固定于所述夹具体上且抵靠在所述连杆体和连杆盖的侧面，用于支承切削力；

所述定位座组件安装固定于所述夹具体上，侧面设置有用以抵靠所述连杆体和连杆盖的侧面的定位面，该定位面呈阶梯面结构，由位于上部的上定位面和位于下部的下定位面组成，该上定位面与下定位面在水平方向上相距所述中分连接面上连接齿的半个齿距，装夹时所述连杆盖的侧面抵靠所述上定位面，所述连杆体的侧面抵靠所述下定位面，从而使所述连杆体的中心线与所述连杆盖的中心线错位所述半个齿距。

进一步地，所述夹具还包括有吊环螺钉，连接于所述夹具体的上平面，用于起吊整体所述夹具。

进一步地，所述的大端垫圈组件的上表面和所述小端垫圈组件的上表面为支垫面，两者的高度差确保所述连杆体能够水平地放置在所述夹具上。

本发明的另一技术方案为：

一种通过上述夹具实现的用于柴油机连杆中分连接面孔齿复合加工的方法，其特征在于：所述的夹具安装在卧式加工中心的机床工作台上，对所述连杆体和连杆盖进行一次性装夹校调，通过机床工作台旋转的两个工位，完成所述连杆中分连接面及其连接孔和连接齿的复合加工。

进一步地，所述的方法包括下列具体步骤：

1)复验所述夹具达到精度要求，复验所述大端垫圈组件和小端垫圈组件的支垫面的高度差以及所述定位座组件的阶梯定位面达到要求；

2)在卧式加工中心的机床工作台上安装所述夹具；

3)将工件装夹在夹具上，将所述连杆盖叠放在连杆体的大头之上，使两者的中分连接面对齐，所述连杆体和连杆盖的外侧面分别紧靠所述定位座组件的下定位面和上定位面，从而使所述连杆体的中心线与连杆盖的中心线左右错位半个齿距，同时使所述连杆体和连杆盖分别紧靠所述支承座组件的侧面，最后紧固所述大端搭压组件和小端搭压组件，将所述连杆体和连杆盖夹固在所述夹具上；

4)加工连接齿顶面和连接孔，机床主轴正对所述中分连接面，精铣所述连杆体和连杆盖中分连接面上的齿顶面，再钻铰该连杆体和连杆盖上的连接孔；

5)加工连接齿，连杆随夹具和回转工作台旋转90°，然后半精铣和精铣所述中分连接面上的连接齿，至此通过一次装夹校调完成连杆中分连接面的螺栓孔和连接齿在卧式加工中心上的复合加工。

与传统加工方法相比，本发明的技术效果如下：

1、只须在卧式加工中心上通过一次装夹校调就能完成连杆中分面及其孔齿等所有要素的加工，减少了装夹校调的次数及其辅助工时，减少了工件周转，缩短了生产周期，大大了提高加工效率。

2、降低了连杆中分面连接齿加工时的校调精度要求，避免了累积误差的产生，有效提升了孔齿加工形位精度的质量保证能力。

3、本发明减少了上车装夹次数，避免了多次装夹校调的麻烦，降低了校调要求，减轻了生产作业人员的劳动强度。

附图说明

图1为本发明的专用夹具的主视图。

图2为本发明的专用夹具的俯视图。

图3为本发明的专用夹具的左视图。

图4为本发明的加工程序示意图。

图5为本发明加工工位之一的示意图。

图6为本发明加工工位之二的示意图。

具体实施方式

本发明为中高速柴油机连杆中分面孔齿加工提供一种专用于在卧式加工中心上实现一次装夹校调完成中分面连接孔和连接齿的复合加工的工艺方案及其专用夹具。

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细阐述，但不能以此限制本发明的保护范围。

请结合参阅图1、图2和图3，本发明所述用于柴油机连杆中分连接面孔齿复合加工的夹具包括夹具体1、大端搭压组件2、支承座组件3、大端垫圈组件4、小端搭压组件5、小端垫圈组件6、定位座组件7和吊环螺钉8。

所述夹具体1为矩形钢板件，用于安装所述大端垫圈组件4、小端垫圈组件6、定位座组件7和支承座组件3等夹具各功能组件，使夹具组合成一整体。

四个所述吊环螺钉8连接于所述夹具体1的上平面且分布于该夹具体1的两侧边，用于起吊整体所述夹具。

所述大端垫圈组件4固定连接在所述夹具体1上，并且位置与连杆体C1的大头的位置相对应，用于支撑所述连杆体C1和连杆盖C2。所述小端垫圈组件6固定连接在所述夹具体1上，并且位置与所述连杆体C1的小头的位置相对应，用于支撑所述连杆体C1。用于支垫所述连杆体C1的大端垫圈组件4的支垫面和小端垫圈组件6的支垫面之间的高度差应确保该连杆体C1能够水平地放置在该夹具上。

所述连杆体C1水平地放置在所述大端垫圈组件4和小端垫圈组件6上，所述连杆盖C2置放在所述连杆体C1的大头的上面。所述大端搭压组件2与所述夹具体1连接且压置于所述连杆盖C2之上，将该连杆盖C2和连杆体C1的大头压紧固定在所述大端垫圈组件4上。所述小端搭压组件5与所述夹具体1连接且压置于所述连杆体C1的小头之上，将该连杆体C1的小头压紧固定在所述小端垫圈组件6上。

所述支承座组件3由两个定位销精确定位并安装固定于所述夹具体1上，该支承座组件3抵靠在所述连杆体C1和连杆盖C2的侧面，用于支承钻、铰中分面上连接螺栓孔时的切削力。

所述定位座组件7由两只定位销精确定位并安装固定于所述夹具体1上，该定位座组件7的定位面位于所述定位座组件7的侧面，并且抵靠所述连杆体C1和连杆盖C2的侧面。所述定位座组件7的定位面呈阶梯面结构，由位于上部的上定位面72和位于下部的下定位面71组成，该上定位面72与下定位面71在水平方向上相距一个距离，该距离等于所述连杆体C1和连杆盖C2中分面上连接齿的半个齿距a，请参阅图3，装夹时所述上定位面72抵靠所述连杆盖C2的侧面，所述下定位面71抵靠所述连杆体C1的侧面，从而使所述连杆体C1的中心线与所述连杆盖C2的中心线在中分面上错位连接齿的半个齿距a，这样就能保证当夹固在一起的连杆体C1和连杆盖C2的中分面同时完成连接齿的加工后，该连杆体C1与连杆盖C2通过连接孔连接时所述连杆体C1中分面上的连接齿与所述连杆盖C2中分面上的连接齿能够精确配合对中。

本发明采用上述夹具在卧式加工中心上对连杆体C1和连杆盖C2进行一次性装夹校调，通过回转工作台旋转的两个工位，完成连杆C中分连接面及其连接孔和连接齿的复合加工。具体操作按如下步骤进行，参阅图4：

1)复验所述夹具B达到精度要求——初次使用或长时间停用重启使用所述夹具B之前，必须复验大端垫圈组件4和小端垫圈组件6的支垫面的高度差是否符合连杆C大小头端面高低差的精度要求，若超差须修正支垫面的高度差到连杆C两端面高低差值的±0.05mm；同时复校定位座组件7的阶梯定位面，达到误差≤0.02mm。

2)在卧式加工中心机床工作台A上安装夹具B——放置所述夹具B于机床工作台A的一角，校平校直该夹具B的夹具体1，然后将所述夹具B搭压固定在机床工作台A的U型槽中。

3)将连杆体C1和连杆盖C2装夹在夹具B上——将工件连杆C的连杆体C1和连杆盖C2成对吊装放置在夹具B上，连杆体C1在下，连杆盖C2在上，相互叠放(如图1和图3所示)，使两者的中分连接面对齐，使连杆体C1和连杆盖C2的外圆母线分别紧靠定位座组件7的下定位面71和上定位面72，从而使连杆体C1的中心线与连杆盖C2的中心线左右错位半个齿距a，同时使两肩胛面分别紧靠所述支承座组件3的支承面，最后紧固所述大端搭压组件2和小端搭压组件5，将所述连杆体C1和连杆盖C2夹固在所述夹具B上，参阅图5。

4)加工连接齿顶面和连接孔——至此经过上述各步骤即完成了所述夹具B的安装和连杆C的装夹，可开始正式加工。首先主轴正对中分连接面，验证外圆母线误差≤0.02mm后，精铣连杆体C1和连杆盖C2中分连接面上的齿顶面，再钻、铰连杆体C1和连杆盖C2上的连接螺栓孔。

5)夹具B和工件旋转90°后加工连接齿——连杆C随夹具B和机床工作台A绕该机床工作台A的中心O旋转90°，参阅图6，复校已加工中分连接面的齿顶面，误差≤0.03mm，然后半精铣、精铣中分连接面上的连接齿。

至此，完成连杆C在卧式加工中心上通过转位进行第二工位加工，实现了通过一次装夹校调，完成中分连接面的螺栓孔和连接齿的复合加工。

上述仅为本发明的一个较佳实施例，并非用来限定本发明，凡依本发明范围的内容所作的等效变化与修饰，都属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种用于柴油机连杆中分连接面孔齿复合加工的夹具，该连杆包括具有中分连接面的连杆体和连杆盖，其特征在于：所述夹具包括夹具体、大端搭压组件、支承座组件、大端垫圈组件、小端搭压组件、小端垫圈组件和定位座组件；

所述夹具体为矩形钢板件，所述大端垫圈组件和小端垫圈组件固定连接在所述夹具体上，用于支撑所述连杆体和连杆盖，该大端垫圈组件的位置与连杆体的大头的位置相对应，该小端垫圈组件的位置与所述连杆体的小头的位置相对应；

所述大端搭压组件与所述夹具体连接且压置于所述连杆盖之上，将该连杆盖和连杆体的大头压紧固定在所述大端垫圈组件上，所述小端搭压组件与所述夹具体连接且压置于所述连杆体的小头之上，将该连杆体的小头压紧固定在所述小端垫圈组件上；

所述支承座组件安装固定于所述夹具体上且抵靠在所述连杆体和连杆盖的侧面，用于支承切削力；

所述定位座组件安装固定于所述夹具体上，侧面设置有用以抵靠所述连杆体和连杆盖的侧面的定位面，该定位面呈阶梯面结构，由位于上部的上定位面和位于下部的下定位面组成，该上定位面与下定位面在水平方向上相距所述中分连接面上连接齿的半个齿距，装夹时所述连杆盖的侧面抵靠所述上定位面，所述连杆体的侧面抵靠所述下定位面，从而使所述连杆体的中心线与所述连杆盖的中心线错位所述半个齿距。

2.根据权利要求1所述的用于柴油机连杆中分连接面孔齿复合加工的夹具，其特征在于：所述夹具还包括有吊环螺钉，连接于所述夹具体的上平面，用于起吊整体所述夹具。

3.根据权利要求1所述的用于柴油机连杆中分连接面孔齿复合加工的夹具，其特征在于：所述的大端垫圈组件的上表面和所述小端垫圈组件的上表面为支垫面，两者的高度差确保所述连杆体能够水平地放置在所述夹具上。

4.一种通过权利要求1所述夹具实现的用于柴油机连杆中分连接面孔齿复合加工的方法，其特征在于：所述的夹具安装在卧式加工中心的机床工作台上，对所述连杆体和连杆盖进行一次性装夹校调，通过机床工作台旋转的两个工位，完成所述连杆中分连接面及其连接孔和连接齿的复合加工。

5.根据权利要求4所述的用于柴油机连杆中分连接面孔齿复合加工的方法，其特征在于：所述的方法包括下列具体步骤：

1)复验所述夹具达到精度要求，复验所述大端垫圈组件和小端垫圈组件的支垫面的高度差以及所述定位座组件的阶梯定位面达到要求；

2)在卧式加工中心的机床工作台上安装所述夹具；

3)将工件装夹在夹具上，将所述连杆盖叠放在连杆体的大头之上，使两者的中分连接面对齐，所述连杆体和连杆盖的外侧面分别紧靠所述定位座组件的下定位面和上定位面，从而使所述连杆体的中心线与连杆盖的中心线左右错位半个齿距，同时使所述连杆体和连杆盖分别紧靠所述支承座组件的侧面，最后紧固所述大端搭压组件和小端搭压组件，将所述连杆体和连杆盖夹固在所述夹具上；

4)加工连接齿顶面和连接孔，机床主轴正对所述中分连接面，精铣所述连杆体和连杆盖中分连接面上的齿顶面，再钻铰该连杆体和连杆盖上的连接孔；

5)加工连接齿，连杆随夹具和回转工作台旋转90°，然后半精铣和精铣所述中分连接面上的连接齿，至此通过一次装夹校调完成连杆中分连接面的螺栓孔和连接齿在卧式加工中心上的复合加工。