CN110076597A - 发动机气缸盖油封孔和凸轮轴孔加工用夹具及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机气缸盖油封孔和凸轮轴孔加工用夹具，包括竖直设置的固定座、第一杠杆缸、第二杠杆缸、第三杠杆缸、第四杠杆缸、支承块、第一限位柱、第二限位柱、第一定位销、第二定位销和定位托块，第一限位柱和第二限位柱用于在第一方向上对气缸盖起限位作用，定位托块用于在竖直方向上对气缸盖提供支撑作用。本发明的夹具，能够适用于气缸盖在进行油封孔和凸轮轴孔加工时实现对气缸盖的装夹固定，通用性好，而且能够实现对发动机气缸盖的精确装夹和定位，提高了气缸盖的加工精度和加工效率，也提高了装夹效率和夹紧的可靠性。本发明还提供了一种发动机气缸盖的加工方法。

Description

发动机气缸盖油封孔和凸轮轴孔加工用夹具及加工方法

技术领域

本发明属于夹具技术领域，具体地说，本发明涉及一种发动机气缸盖油封孔和凸轮轴孔加工用夹具及加工方法。

背景技术

目前，大多数汽车发动机气缸盖在进行油封孔和凸轮轴孔粗加工时，需分别使用不同的夹具用于对气缸盖进行装夹固定，夹具不具有通用性，导致夹具投入成本大，而且多种不同的夹具占据较大的存储面积。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种发动机气缸盖油封孔和凸轮轴孔加工用夹具，目的是能够适用于发动机气缸盖在进行油封孔加工和凸轮轴孔加工时对气缸盖的装夹固定。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：发动机气缸盖油封孔和凸轮轴孔加工用夹具，包括竖直设置的固定座以及设置于固定座上的第一杠杆缸、第二杠杆缸、第三杠杆缸、第四杠杆缸、多个支承块、第一限位柱、第二限位柱、第一定位销、第二定位销和定位托块，第一杠杆缸和第二杠杆缸、第三杠杆缸和第四杠杆缸分别处于与第一方向相平行的同一直线上，第一杠杆缸、第一限位柱和第三杠杆缸、第二杠杆缸、第二限位柱和第四杠杆缸分别处于与第二方向相平行的同一直线上，第一限位柱和第二限位柱用于在第一方向上对气缸盖起限位作用，定位托块用于在竖直方向上对气缸盖提供支撑作用，第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向。

所述定位托块包括第一托块和第二托块，第一托块具有用于与气缸盖接触的第一定位面，第二托块具有用于与气缸盖接触的第二定位面，第一定位面和第二定位面为水平面。

所述第一定位面的高度大于第二定位面的高度。

所述固定座包括水平设置的底板和竖直设置于底板上的安装板，所述第一托块和第二托块设置于所述底板上且安装板、第一托块和第二托块处于与第三方向相平行的同一直线上，第三方向为水平方向且第三方向与第一方向相垂直，所述第一杠杆缸、第二杠杆缸、第三杠杆缸、第四杠杆缸、支承块、第一限位柱、第二限位柱、第一定位销和第二定位销设置于安装板上。

所述多个支承块包括设置于所述安装板上的第一支承块、第二支承块、第三支承块和第四支承块，第一支承块和第二支承块、第三支承块和第四支承块分别处于与第一方向相平行的同一直线上，第一支承块与所述第一杠杆缸相配合，第二支承块与所述第二杠杆缸相配合，第三支承块与所述第三杠杆缸相配合，第四支承块与所述第四杠杆缸相配合。

所述第一限位柱具有用于与气缸盖接触的第一限位面，所述第二限位柱具有用于与气缸盖接触的第二限位面，第一限位面和第二限位面为与第二方向和第三方向相平行的平面，第一限位面和第二限位面分别位于气缸盖的相对两侧。

所述第一限位柱的高度小于所述第二限位柱的高度。

本发明还提供了一种发动机气缸盖的加工方法，包括步骤：

S1、装夹工步；

S2、粗镗油封孔工步；

S3、精镗油封孔工步；

S4、凸轮轴孔粗加工工步；

其中，在装夹工步、粗镗油封孔工步、精镗油封孔工步和凸轮轴孔粗加工工步中，使用上述的夹具对气缸盖进行装夹。

本发明的夹具，能够适用于气缸盖在进行油封孔和凸轮轴孔加工时实现对气缸盖的装夹固定，通用性好，而且能够实现对发动机气缸盖的精确装夹和定位，提高了气缸盖的加工精度和加工效率，也提高了装夹效率和夹紧的可靠性。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明发动机气缸盖油封孔和凸轮轴孔加工用夹具的结构示意图；

图2是本发明发动机气缸盖油封孔和凸轮轴孔加工用夹具另一角度的结构示意图；

图3是本发明发动机气缸盖油封孔和凸轮轴孔加工用夹具的主视图；

图4是本发明发动机气缸盖油封孔和凸轮轴孔加工用夹具的侧视图；

图5是本发明发动机气缸盖油封孔和凸轮轴孔加工用夹具的使用状态示意图；

图中标记为：1、第一限位柱；2、第二限位柱；3、第一杠杆缸；301、压板；4、第二杠杆缸；401、压板；5、第三杠杆缸；501、压板；6、第四杠杆缸；601、压板；7、底板；8、安装板；9、第一定位销；10、第二定位销；11、第一支承块；12、第二支承块；13、第三支承块；14、第四支承块；15、第一托块；16、第二托块；17、油封孔；18、凸轮轴孔；19、气缸盖；20、加强板。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”、“第二”、“第三”和“第四”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。

如图1至图5所示，本发明提供了一种发动机气缸盖油封孔和凸轮轴孔加工用夹具，包括竖直设置的固定座以及设置于固定座上的第一杠杆缸3、第二杠杆缸4、第三杠杆缸5、第四杠杆缸6、多个支承块、第一限位柱1、第二限位柱2、第一定位销9、第二定位销10和定位托块，第一杠杆缸3和第二杠杆缸4、第三杠杆缸5和第四杠杆缸6分别处于与第一方向相平行的同一直线上，第一杠杆缸3、第一限位柱1和第三杠杆缸5、第二杠杆缸4、第二限位柱2和第四杠杆缸6分别处于与第二方向相平行的同一直线上，第一限位柱1和第二限位柱2用于在第一方向上对气缸盖起限位作用，定位托块用于在竖直方向上对气缸盖提供支撑作用，第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向。

具体地说，如图1至图5所示，固定座包括水平设置的底板7和竖直设置于底板7上的安装板8，底板7为矩形平板，底板7的长度方向与第一方向相平行，底板7的宽度方向与第三方向相平行，第三方向为水平方向且第三方向与第一方向相垂直。安装板8也为矩形平板，安装板8的长度方向与第二方向相平行，安装板8的宽度方向与第一方向相平行，安装板8的厚度方向与第三方向相平行，底板7位于安装板8的下方且底板7与安装板8的下端固定连接。

如图1至图5所示，固定座还包括与底板7和安装板8连接的加强板20，加强板20设置多个且所有加强板20处于与第一方向相平行的同一直线上，加强板20位于底板7的上方，加强板20的下端与底板7固定连接，加强板20并与安装板8固定连接。加强板20的设置，提高了安装板8与底板7的连接强度，提高了固定座整体强度和可靠性。

在本实施例中，如图1至图5所示，加强板20共设置两个，两个加强板20为对称布置。

如图1至图5所示，第一杠杆缸3、第二杠杆缸4、第三杠杆缸5、第四杠杆缸6、支承块、第一限位柱1、第二限位柱2、第一定位销9和第二定位销10设置于安装板8上。第一限位柱1、第二限位柱2、第一定位销9和第二定位销10为水平设置且第一限位柱1、第二限位柱2、第一定位销9和第二定位销10朝向安装板8的同一侧伸出，加强板20位于安装板8的另一侧。第一定位销9固定设置在安装板8的上端，第二定位销10固定设置在安装板8的下端，第一定位销9为圆柱销，第二定位销10为菱形销，气缸盖的底面(气缸盖的底面是指气缸盖上与发动机缸体拼合的结合面)上选有与两个定位销相适配的定位孔，第一定位销9和第二定位销10在安装板8上为错开布置，第一定位销9靠近第二支承块12，第二定位销10靠近第三支承块13，第一定位销9和第二定位销10处于与第一方向之间具有小于90度的夹角的同一直线上，设置两个定位销以保证气缸盖加工时定位更加精确可靠。

如图1至图5所示，在气缸盖装夹和加工过程中，第一杠杆缸3、第二杠杆缸4、第三杠杆缸5和第四杠杆缸6用于对气缸盖的气缸盖施加沿第三方向的压力，第一杠杆缸3和第三杠杆缸5位于气缸盖的一侧，第二杠杆缸4和第四杠杆缸6位于气缸盖的另一侧。支承块共设置四个，四个支承块包括设置于安装板8上的第一支承块11、第二支承块12、第三支承块13和第四支承块14，第一支承块11和第二支承块12处于与第一方向相平行的同一直线上，第三支承块13和第四支承块14处于与第一方向相平行的同一直线上，第一杠杆缸3和第二杠杆缸4处于与第一方向相平行的同一直线上，第三杠杆缸5和第四杠杆缸6处于与第一方向相平行的同一直线上，第一支承块11与第一杠杆缸3相配合，第二支承块12与第二杠杆缸4相配合，第三支承块13与第三杠杆缸5相配合，第四支承块14与第四杠杆缸6相配合，即通过四个杠杆缸与四个定位销相配合，夹紧气缸盖，从而在第三方向上将气缸盖夹紧固定在固定座上。支承块的端面为用于与气缸盖接触的平面且支承块的端面为与第一方向和第二方向相平行的平面，支承块的轴线与第三方向相平行，所有支承块的端面同磨形成气缸盖夹紧过程中的定位平面，气缸盖以其底面安放在支承块形成的定位平面上。第一杠杆缸3的压板301、第二杠杆缸4的压板401、第三杠杆缸5的压板501和第四杠杆缸6的压板601位于安装板8的同一侧。

如图1至图5所示，第一杠杆缸3包括固定设置于安装板8上的液压缸、与液压缸的活塞杆连接且用于对气缸盖施加沿第三方向的压力的压板301以及与压板301和液压缸的缸体转动连接的连杆，压板301与液压缸的活塞杆转动连接，连杆的一端与压板301转动连接，连杆的另一端与液压缸的缸体转动连接，压板301的旋转中心线与液压缸的轴线相垂直，第一杠杆缸3的压板301的旋转中心线并与第二方向相平行。液压缸、压板301和连杆构成的杠杆缸，第一杠杆缸3与第一支承块11相配合，夹紧气缸盖。压板301的一端与液压缸的活塞杆的头部转动连接，另一端为气缸盖接触的压紧端，压板301的端部并插入气缸盖的一个进气道中，连杆的一端与压板301转动连接且连接点靠近活塞杆的头部，连杆的另一端与液压缸的缸体转动连接，形成对压板301的支撑，使压板301能在液压缸的驱动下在水平面内左右摆动，实现对气缸盖的夹紧和释放。

如图1至图5所示，第二杠杆缸4包括固定设置于安装板8上的液压缸、与液压缸的活塞杆连接且用于对气缸盖施加沿第三方向的压力的压板401以及与压板401和液压缸的缸体转动连接的连杆，压板401与液压缸的活塞杆转动连接，连杆的一端与压板401转动连接，连杆的另一端与液压缸的缸体转动连接，压板401的旋转中心线与液压缸的轴线相垂直，第二杠杆缸4的压板401的旋转中心线并与第二方向相平行。液压缸、压板401和连杆构成的杠杆缸，第二杠杆缸4与第二支承块12相配合，夹紧气缸盖。压板401的一端与液压缸的活塞杆的头部转动连接，另一端为气缸盖接触的压紧端，压板401的端部并插入气缸盖的一个排气道中，连杆的一端与压板401转动连接且连接点靠近活塞杆的头部，连杆的另一端与液压缸的缸体转动连接，形成对压板401的支撑，使压板401能在液压缸的驱动下在水平面内左右摆动，实现对气缸盖的夹紧和释放。

如图1至图5所示，第三杠杆缸5包括固定设置于安装板8上的液压缸、与液压缸的活塞杆连接且用于对气缸盖施加沿第三方向的压力的压板501以及与压板501和液压缸的缸体转动连接的连杆，压板501与液压缸的活塞杆转动连接，连杆的一端与压板501转动连接，连杆的另一端与液压缸的缸体转动连接，压板501的旋转中心线与液压缸的轴线相垂直，第三杠杆缸5的压板501的旋转中心线并与第二方向相平行。液压缸、压板501和连杆构成的杠杆缸，第三杠杆缸5与第三支承块13相配合，夹紧气缸盖。压板501的一端与液压缸的活塞杆的头部转动连接，另一端为气缸盖接触的压紧端，压板501的端部并插入气缸盖的一个进气道中，连杆的一端与压板501转动连接且连接点靠近活塞杆的头部，连杆的另一端与液压缸的缸体转动连接，形成对压板501的支撑，使压板501能在液压缸的驱动下在水平面内左右摆动，实现对气缸盖的夹紧和释放。

如图1至图5所示，第四杠杆缸6包括固定设置于安装板8上的液压缸、与液压缸的活塞杆连接且用于对气缸盖施加沿第三方向的压力的压板601以及与压板601和液压缸的缸体转动连接的连杆，压板601与液压缸的活塞杆转动连接，连杆的一端与压板601转动连接，连杆的另一端与液压缸的缸体转动连接，压板601的旋转中心线与液压缸的轴线相垂直，第四杠杆缸6的压板601的旋转中心线并与第二方向相平行。液压缸、压板601和连杆构成的杠杆缸，第四杠杆缸6与第四支承块14相配合，夹紧气缸盖。压板601的一端与液压缸的活塞杆的头部转动连接，另一端为气缸盖接触的压紧端，压板601的端部并插入气缸盖的一个排气道中，连杆的一端与压板601转动连接且连接点靠近活塞杆的头部，连杆的另一端与液压缸的缸体转动连接，形成对压板601的支撑，使压板601能在液压缸的驱动下在水平面内左右摆动，实现对气缸盖的夹紧和释放。

如图1至图5所示，第一限位柱1和第二限位柱2用于在第一方向上对气缸盖起到限位作用。第一杠杆缸3、第一限位柱1和第三杠杆缸5处于与第二方向相平行的同一直线上且第一杠杆缸3、第一限位柱1和第三杠杆缸5为沿竖直方向依次布置，第一限位柱1位于第一杠杆缸3的下方且位于第三杠杆缸5的上方。第二杠杆缸4、第二限位柱2和第四杠杆缸6处于与第二方向相平行的同一直线上且第二杠杆缸4、第二限位柱2和第四杠杆缸6为沿竖直方向依次布置，第二限位柱2位于第二杠杆缸4的下方且位于第四杠杆缸6的上方，第一限位柱1的高度小于第二限位柱2的高度，底板7位于第三杠杆缸5和第四杠杆缸6的下方，第一限位柱1与底板7之间的距离小于第二限位柱2与底板7之间的距离。第一限位柱1具有用于与气缸盖接触的第一限位面，第二限位柱2具有用于与气缸盖接触的第二限位面，第一限位面为与第二方向和第三方向相平行的平面，第二限位面也为与第二方向和第三方向相平行的平面，第一限位面和第二限位面分别位于气缸盖的相对两侧，第一限位面和第二限位面分别与气缸盖的相对两侧面接触，从而可以避免气缸盖在水平方向上出现晃动。

如图1至图5所示，定位托块包括第一托块15和第二托块16，第一托块15具有用于与气缸盖接触的第一定位面，第二托块16具有用于与气缸盖接触的第二定位面，第一定位面和第二定位面为水平面。第一托块15和第二托块16设置于底板7上且安装板8、第一托块15和第二托块16处于与第三方向相平行的同一直线上，第一托块15位于安装板8和第二托块16之间，第一托块15和第二托块16固定设置在底板7的顶面上。第一定位面的高度大于第二定位面的高度，第一定位面为与第一方向和第三方向相平行的平面且第一定位面为第一托块15的顶面，第二定位面也为与第一方向和第三方向相平行的平面且第二定位面为第二托块16的顶面，第一定位面的高度小于第二定位销10的高度，第一托块15并位于第一定位销9的下方。在加工过程中，气缸盖呈竖直状态放置于夹具上，气缸盖的底面与第一支承块11、第二支承块12、第三支承块13和第四支承块14相接触，此时气缸盖的底面与第一方向和第二方向相平行，第一托块15和第二托块16位于气缸盖的下方，第一托块15和第二托块16与气缸盖的下端端面贴合，提高气缸盖的支撑可靠性和稳定性，第一杠杆缸3、第二杠杆缸4、第三杠杆缸5和第四杠杆缸6与四个支承块相配合，夹紧气缸盖，进而实现对气缸盖的夹紧固定。采用这种立式加工方式，方便气缸盖的油封孔和凸轮轴孔的加工，具有加工效率高，成本低等优点。

本发明还提供了一种发动机气缸盖的加工方法，包括步骤：

S1、装夹工步；

S2、粗镗油封孔工步；

S3、精镗油封孔工步；

S4、凸轮轴孔粗加工工步；

其中，在装夹工步、粗镗油封孔工步、精镗油封孔工步和凸轮轴孔粗加工工步中，使用上述结构的夹具对气缸盖进行装夹。也即在装夹工步、粗镗油封孔工步、精镗油封孔工步和凸轮轴孔粗加工工步中，使用相同的夹具对气缸盖进行装夹。

如图1至图5所示，对气缸盖进行装夹的装夹工步中使用上述结构的夹具，装夹工步S1包括如下的步骤：

S11、将夹具安装在数控机床上；

S12、将待加工的气缸盖放置于夹具的四个支承块上，使气缸盖的底面与四个支承块接触，使气缸盖上的两个相对外侧面分别与第一限位柱1和第二限位柱2接触，并使第一定位销9和第二定位销10分别插入气缸盖的底面上的两个定位孔中；四个支承块包括第一支承块11、第二支承块12、第三支承块13和第四支承块14，气缸盖以其底面安放在四个支承块形成的定位平面上，并由第一限位柱1和第二限位柱2在第一方向上对气缸盖起到限位作用，由定位托块在竖直方向上对气缸盖提供支撑作用；

S13、使用夹具的第一杠杆缸3、第二杠杆缸4、第三杠杆缸5和第四杠杆缸6相配合，共同完成气缸盖的装夹固定，第一杠杆缸3、第二杠杆缸4、第三杠杆缸5和第四杠杆缸6进行相应动作，将气缸盖压紧在四个支承块形成的定位平面上。气缸盖完成装夹后，气缸盖呈竖直状态，气缸盖上待加工的油封孔和凸轮轴孔的轴线与第二方向相平行，以便于进行加工。

在装夹工步完成后，对气缸盖的油封孔进行粗镗加工，粗镗油封孔工步S2的具体过程为：开动数控机床，对气缸盖的油封孔进行粗镗加工。

在装夹工步完成后，对气缸盖的油封孔进行粗镗加工，粗镗油封孔工步S2的具体过程为：开动数控机床，对气缸盖的油封孔进行粗镗加工。

对气缸盖的油封孔进行粗镗加工的目的是为了后续精镗油封孔时留足加工量，粗镗加工控制精镗余量，精镗加工完成最终尺寸控制和表面光洁度，有利于提高气缸盖的加工质量。

在粗镗油封孔工步完成后，对气缸盖的油封孔进行精镗加工，精镗油封孔工步S3的具体过程为：开动数控机床，对气缸盖的油封孔进行精镗加工。

在精镗油封孔工步完成后，对气缸盖的凸轮轴孔进行粗加工，凸轮轴孔粗加工工步S4的具体过程为：开动数控机床，对气缸盖的凸轮轴孔进行粗铣加工，使凸轮轴孔的直径达到工艺要求中的设定值。

使用上述结构的夹具用于气缸盖的粗镗油封孔工步、精镗油封孔工步和凸轮轴孔粗加工工步中用于对气缸盖进行装夹固定，能够实现对气缸盖的精确装夹和定位，也提高了装夹效率和压紧的可靠性，提高了发动机气缸盖的加工精度，而且使用同一种夹具用于发动机气缸盖加工方法的各个加工工步中，夹具的通用性强，无需在各个加工工步中对气缸盖进行再次装夹固定，提高了发动机气缸盖的加工精度和加工效率，有利于气缸盖的各个加工工步的合理布置，减少了夹具的投入成本，降低了生产成本。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.发动机气缸盖油封孔和凸轮轴孔加工用夹具，其特征在于，包括竖直设置的固定座以及设置于固定座上的第一杠杆缸、第二杠杆缸、第三杠杆缸、第四杠杆缸、多个支承块、第一限位柱、第二限位柱、第一定位销、第二定位销和定位托块，第一杠杆缸和第二杠杆缸、第三杠杆缸和第四杠杆缸分别处于与第一方向相平行的同一直线上，第一杠杆缸、第一限位柱和第三杠杆缸、第二杠杆缸、第二限位柱和第四杠杆缸分别处于与第二方向相平行的同一直线上，第一限位柱和第二限位柱用于在第一方向上对气缸盖起限位作用，定位托块用于在竖直方向上对气缸盖提供支撑作用，第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向。

2.根据权利要求1所述的发动机气缸盖油封孔和凸轮轴孔加工用夹具，其特征在于，所述定位托块包括第一托块和第二托块，第一托块具有用于与气缸盖接触的第一定位面，第二托块具有用于与气缸盖接触的第二定位面，第一定位面和第二定位面为水平面。

3.根据权利要求2所述的发动机气缸盖油封孔和凸轮轴孔加工用夹具，其特征在于，所述第一定位面的高度大于第二定位面的高度。

4.根据权利要求2或3所述的发动机气缸盖油封孔和凸轮轴孔加工用夹具，其特征在于，所述固定座包括水平设置的底板和竖直设置于底板上的安装板，所述第一托块和第二托块设置于所述底板上且安装板、第一托块和第二托块处于与第三方向相平行的同一直线上，第三方向为水平方向且第三方向与第一方向相垂直，所述第一杠杆缸、第二杠杆缸、第三杠杆缸、第四杠杆缸、支承块、第一限位柱、第二限位柱、第一定位销和第二定位销设置于安装板上。

5.根据权利要求4所述的发动机气缸盖油封孔和凸轮轴孔加工用夹具，其特征在于，所述多个支承块包括设置于所述安装板上的第一支承块、第二支承块、第三支承块和第四支承块，第一支承块和第二支承块、第三支承块和第四支承块分别处于与第一方向相平行的同一直线上，第一支承块与所述第一杠杆缸相配合，第二支承块与所述第二杠杆缸相配合，第三支承块与所述第三杠杆缸相配合，第四支承块与所述第四杠杆缸相配合。

6.根据权利要求4所述的发动机气缸盖油封孔和凸轮轴孔加工用夹具，其特征在于，所述第一限位柱具有用于与气缸盖接触的第一限位面，所述第二限位柱具有用于与气缸盖接触的第二限位面，第一限位面和第二限位面为与第二方向和第三方向相平行的平面，第一限位面和第二限位面分别位于气缸盖的相对两侧。

7.根据权利要求6所述的发动机气缸盖油封孔和凸轮轴孔加工用夹具，其特征在于，所述第一限位柱的高度小于所述第二限位柱的高度。

8.发动机气缸盖的加工方法，其特征在于，包括步骤：

S1、装夹工步；

S2、粗镗油封孔工步；

S3、精镗油封孔工步；

S4、凸轮轴孔粗加工工步；

其中，在装夹工步、粗镗油封孔工步、精镗油封孔工步和凸轮轴孔粗加工工步中，使用权利要求1至7任一所述的夹具对气缸盖进行装夹。