CN110170868A - 一种连杆两端衬套孔加工定位装置及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连杆两端衬套孔加工定位装置,其包括:压紧机构、底板、以及固定在底板上的V型支承(10)、浮动支撑(9)、第一底支撑(7)、第二底支撑(8)和侧定位块(1),V型支承(10)支撑定位待加工连杆的小头端,浮动支撑(9)布置在待加工连杆小头端的底部,第一底支撑(7)和第二底支撑(8)布置在待加工连杆大头端的底部,侧定位块(1)布置在待加工连杆大头端的一侧,压紧机构对待加工连杆大头端和小头端进行压紧定位。本发明能够提高连杆大小头孔加工定位精度,有效避免累积误差和装夹、加工变形的产生,不但保证连杆大头孔、小头衬套孔的尺寸、形状位置精度,其精度的稳定、一致性也控制得更好,取得了很好的效果。
Description
技术领域
本发明属于机械加工技术领域,涉及一种连杆两端衬套孔加工定位装置及加工方法。
背景技术
连杆是发动机核心运动件中的一个关键高承载运动零件,随着发动机高速、高功率、高可靠性的性能需求,连杆大头孔、小头衬套孔的尺寸、形状位置精度、一致性要求越来越严,如何保证连杆大头孔、小头衬套孔的尺寸、形状位置精度和控制精度稳定、一致性,工艺方法是关键环节。
某型号发动机连杆原大头孔、小头衬套孔加工采用的工艺方法如下;
1、加工设备为刀柄JT50式卧式加工中心,刀片为合金材料,刀尖角R0.4。
2、以连杆小头孔、定位支撑1和两个定位支撑2及侧定位块为定位基准,压紧位置与定位位置相对应。连杆体与连杆盖以齿槽定位,通过连杆螺栓连接,如将定位、压紧位置放在连杆盖底面,易产生变形,见装夹简图图1和图2所示。
3、夹具找正安装在机床,以夹具底板上定位销孔中心为加工座标原点(用百分表找正)。
4、连杆大、小头端底面放置在支撑2、支撑1上,大头端侧面靠紧侧定位板,将定位销插入连杆小头衬套孔,然后带连杆一同插入夹具底板定位销孔,使连杆位置确定在夹具上。
5、用扭力扳手(可固定夹紧力大小)先手动夹紧压板1和3(交替进行),然后夹紧压板2(要控制夹紧力,防止变形,拔不出定位销),拔出定位销。
6、分别对连杆大小头孔进行粗、精镗加工,精镗小头衬套孔时单边切深0.12-0.17mm,机床转速1000转/分,进给60mm/分。
原连杆大小头孔加工工艺方法的缺陷如下:
1、定位销拔出后,只有侧定位块定位,定位不可靠;定位定位销与定位销孔、定位销与连杆小头孔存在配合间隙,累积误差影响连杆大小头孔中心距尺寸一致性,甚至出现超差。
2、小头定位销、定们销孔的磨损,也造成连杆大小头孔中心距尺寸一致性差,甚至出现超差。
3、连杆大小头端面存在高度差H(见原方法简图),每件连杆高度差约在0.04-0.1mm间,连杆实际安装在夹具时,大小头端面与支撑1、2不能贴合很好,夹紧时就有变形,造成连杆小头孔对大头孔水平和垂直方向的平行度不一致或超差,大头孔端面对大头孔中心垂直度不一致或超差。
4、人工手动夹紧时虽然使用扭力扳手,但人的工作状态会影响对扭力扳手真实力矩的大小,从而影响连杆大小头孔平行度及大头端面垂直度。(如:缓慢均匀拧紧和快速带有惯性的拧紧)
5、小头衬套孔精镗刀片磨损快,为保证小头孔表面粗糙度Ra0.4,小头衬套孔加工60件需换一次刀片。
6、装夹有一定难度,常出现定位销装、取困难现象,加工辅助时间长。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是:设计一种适合的定位装置和工艺方法,在安全、可靠情况下,保证某型号发动机连杆大、小端孔的尺寸、形状位置精度,并提高其精度的一致性、稳定性。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题,本发明提供一种连杆两端衬套孔加工定位装置,其包括:压紧机构、底板、以及固定在底板上的V型支承10、浮动支撑9、第一底支撑7、第二底支撑8和侧定位块1,V型支承10支撑定位待加工连杆的小头端,浮动支撑9布置在待加工连杆小头端的底部,第一底支撑7和第二底支撑8布置在待加工连杆大头端的底部,侧定位块1布置在待加工连杆大头端的一侧,压紧机构对待加工连杆大头端和小头端进行压紧定位。
其中,所述V型支撑10布置在待加工连杆的中心轴线上,支撑在待加工连杆小头端端部。
其中,所述浮动支撑9为柱状支撑,位于待加工连杆的中心轴线上,与V型支撑10分别位于待加工连杆小头端衬套孔径向正对的两个位置。
其中,所述浮动支撑9连接第四液压机构11,用于对浮动支撑9进行锁定。
其中,所述第二底支撑8为柱状支撑,位于待加工连杆的中心轴线上,在待加工连杆大头端衬套孔的径向一端,靠近待加工连杆小头端。
其中,所述第一底支撑7为长杆状支撑,第一底支撑7的中心轴线垂直待加工连杆的中心轴线,第一底支撑7沿待加工连杆大头端衬套孔径向布置或布置在待加工连杆大头端衬套孔径向两侧。
其中,所述压紧机构包括:第一液压机构6和与其连接的第一压紧部、第二液压机构2和与其连接的第二压紧部、第三液压机构4和与其连接的第三压紧部,第一压紧部和第二压紧部分别对应第一底支撑7的两个支撑点布置,第三压紧部对应浮动支撑9的支撑点布置。
其中,所述定位装置还包括:第一预紧机构5,设置在待加工连杆大头端的另一侧,用于对待加工连杆初始位置的预定位。
其中,所述定位装置还包括:第二预紧机构3,设置在靠近待加工连杆大头端的颈部,与侧定位块1同侧,用于对待加工连杆初始位置的预定位。
本发明还提供一种基于上述连杆两端衬套孔加工定位装置的连杆两端衬套孔加工方法,其中,加工设备选用刀柄HSK100的卧式加工中心,待加工连杆小头端衬套孔加工用刀片选用金钢石刀片,刀尖角R0.2;定位装置找正安装在机床工作台上,以连杆小头端衬套孔中心为加工坐标原点,通过机床附带的雷尼绍测头找正;连杆小头端放置在V型支承10上,连杆大头端底面、侧面与第一底支撑7、第二底支撑8及侧定位块1贴合,并由第一预紧机构5、第二预紧机构3将连杆预定位;启动第一液压机构6、第二液压机构2同时压紧连杆大头端,压紧力65MPa,浮动支撑9内部弹簧压缩,浮动支撑9退回,但始终与连杆小头端底面接触,停顿2秒,第四液压机构11启动,将浮动支撑9锁紧,停顿2秒,第三液压机构4启动,压紧连杆小头端,压紧力65Mpa;分别对连杆大、小头端衬套孔进行粗、精镗加工,精镗小头衬套孔时单边切深0.07-0.1mm,机床转速1600转/分,进给36mm/分。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的定位装置和加工方法,经加工试验验证,能够提高连杆大小头孔加工定位精度,有效避免累积误差和装夹、加工变形的产生,不但保证连杆大头孔、小头衬套孔的尺寸、形状位置精度,其精度的稳定、一致性也控制得更好,取得了很好的效果。
附图说明
图1为现有技术中连杆加工装夹简图。
图2为图1的俯视图。
图3为本发明连杆加工装夹图示。
图4为图3的右视图。
图中,1-侧定位块;2-第二液压机构;3-第二预紧机构;4-第三液压机构;5-第一预紧机构;6-第一液压机构;7-第一底支撑;8-第二底支撑;9-浮动支撑;10-V型支撑;11-第四液压机构。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚,下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
针对连杆大、小端孔加工精度、一致性和稳定性要求,本发明方案以提高定位精度、减少累积误差,减少装夹变形、降低人为因素等为出发点,设计新的定位装置和工艺方法。
参照图3和图4所示,本发明定位装置包括:压紧机构、底板、以及固定在底板上的V型支承10、浮动支撑9、第一底支撑7、第二底支撑8和侧定位块1,V型支承10支撑定位待加工连杆的小头端,浮动支撑9布置在待加工连杆小头端的底部,第一底支撑7和第二底支撑8布置在待加工连杆大头端的底部,侧定位块1布置在待加工连杆大头端的一侧,压紧机构对待加工连杆大头端和小头端进行压紧定位。
其中,V型支撑10布置在待加工连杆的中心轴线上,支撑在待加工连杆小头端端部。浮动支撑9为柱状支撑,也位于待加工连杆的中心轴线上,与V型支撑10分别位于待加工连杆小头端衬套孔径向正对的两个位置。浮动支撑9连接第四液压机构11,用于对浮动支撑9进行锁定。
第二底支撑8为柱状支撑,也位于待加工连杆的中心轴线上,在待加工连杆大头端衬套孔的径向一端,靠近待加工连杆小头端。
第一底支撑7为长杆状支撑,第一底支撑7的中心轴线垂直待加工连杆的中心轴线,第一底支撑7沿待加工连杆大头端衬套孔径向布置或布置在待加工连杆大头端衬套孔径向两侧。
压紧机构作用在待加工连杆的上表面,压紧机构包括:第一液压机构6和与其连接的第一压紧部、第二液压机构2和与其连接的第二压紧部、第三液压机构4和与其连接的第三压紧部,第一压紧部和第二压紧部分别对应第一底支撑7的两个支撑点布置,第三压紧部对应浮动支撑9的支撑点布置。
本实施例定位装置还包括:第一预紧机构5,设置在待加工连杆大头端的另一侧,用于对待加工连杆初始位置的预定位,以防止连杆转动、掉落以及防止造成连杆变形;第二预紧机构3,设置在靠近待加工连杆大头端的颈部,与侧定位块1同侧,其作用与第一预紧机构5相同。第一预紧机构5可以设置为位置可调节或可伸缩的定位块,第二预紧机构3可以设置为压紧结构。
基于上述定位装置,本发明连杆两端衬套孔加工方法方案如下:
1、选用加工设备为刀柄HSK100的卧式加工中心,待加工连杆小头端衬套孔加工用刀片选用金钢石刀片,刀尖角R0.2。
2、以V型支承10、第一底支撑7、第二底支撑8和侧定位块1为定位基准,待加工连杆小头端底部设浮动支撑9,浮动支撑9靠内部弹簧自动伸缩,保证与小头端底面始终接触,通过第四液压机构11锁紧,以固定连杆位置,浮动支撑9此时承受压力也不会缩回;使用压紧机构对待加工连杆进行压紧,压紧机构与待加工连杆之间的压紧点与底支撑1的两个支撑点和浮动支撑9的支撑点相对应,避免产生翻转力矩,避免变形。
3、整个定位装置找正安装在机床工作台上,以连杆小头端衬套孔中心为加工坐标原点,通过机床附带的雷尼绍测头找正。
4、连杆小头端放置在V型支承10上,限制连杆上下移动;连杆大头端底面、侧面与第一底支撑7、第二底支撑8及侧定位块1贴合,并由第一预紧机构5、第二预紧机构3将连杆预定位;侧定位块1有一个,固定在底板上,限制连杆旋转;预定位的作用是防止连杆转动、掉落,防止造成连杆变形。
5、启动第一液压机构6、第二液压机构2同时压紧连杆大头端,压紧力65MPa,浮动支撑9内部弹簧压缩,浮动支撑9退回,但始终与连杆小头端底面接触,停顿2秒,第四液压机构11启动,将浮动支撑9锁紧,停顿2秒,第三液压机构4启动,压紧连杆小头端,压紧力65MPa。
6、分别对连杆大、小头端衬套孔进行粗、精镗加工,精镗小头衬套孔时单边切深0.07-0.1mm,机床转速1600转/分,进给36mm/分。
本工艺方法定位简单、准确,完全靠机床和夹具定位面的精度保证,避免了累积误差产生,夹紧由液压控制,夹紧力准确、可靠并可调,精镗小头端衬套孔切削刀具及参数优化后,在保证小头端衬套孔粗糙度情况下,加工小头端衬套孔1000件换一次刀片。
由以上技术方案可以看出,本发明具有以下显著特点:
1、机床:选用了HSK100刀柄结构的卧式加工中心,机床主轴、刀柄的精度、刚性及稳定性更好。
2、定位方式:以V型支撑、第一底支撑、第二底支撑和侧定位块定位,定位更可靠。
3、小头端设浮动支承,始终可与小头端底面接触,并可通过液压机构锁紧,避免因连杆大小头端底面与定位支撑贴合不紧密产生的夹紧变形,避免了加工时刀具轴向进给切削力产生的加工变形。
4、采用了液压压紧机构,使压紧准确、可靠。
5、优化了小头端衬套精镗刀片和切削参数,提高了刀片稳定性和寿命。
6、装夹难度降低,操作方便,缩短了加工辅助时间。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种连杆两端衬套孔加工定位装置,其特征在于,包括:压紧机构、底板、以及固定在底板上的V型支承(10)、浮动支撑(9)、第一底支撑(7)、第二底支撑(8)和侧定位块(1),V型支承(10)支撑定位待加工连杆的小头端,浮动支撑(9)布置在待加工连杆小头端的底部,第一底支撑(7)和第二底支撑(8)布置在待加工连杆大头端的底部,侧定位块(1)布置在待加工连杆大头端的一侧,压紧机构对待加工连杆大头端和小头端进行压紧定位。
2.如权利要求1所述的连杆两端衬套孔加工定位装置,其特征在于,所述V型支撑(10)布置在待加工连杆的中心轴线上,支撑在待加工连杆小头端端部。
3.如权利要求2所述的连杆两端衬套孔加工定位装置,其特征在于,所述浮动支撑(9)为柱状支撑,位于待加工连杆的中心轴线上,与V型支撑(10)分别位于待加工连杆小头端衬套孔径向正对的两个位置。
4.如权利要求3所述的连杆两端衬套孔加工定位装置,其特征在于,所述浮动支撑(9)连接第四液压机构(11),用于对浮动支撑(9)进行锁定。
5.如权利要求4所述的连杆两端衬套孔加工定位装置,其特征在于,所述第二底支撑(8)为柱状支撑,位于待加工连杆的中心轴线上,在待加工连杆大头端衬套孔的径向一端,靠近待加工连杆小头端。
6.如权利要求5所述的连杆两端衬套孔加工定位装置,其特征在于,所述第一底支撑(7)为长杆状支撑,第一底支撑(7)的中心轴线垂直待加工连杆的中心轴线,第一底支撑(7)沿待加工连杆大头端衬套孔径向布置或布置在待加工连杆大头端衬套孔径向两侧。
7.如权利要求6所述的连杆两端衬套孔加工定位装置,其特征在于,所述压紧机构包括:第一液压机构(6)和与其连接的第一压紧部、第二液压机构(2)和与其连接的第二压紧部、第三液压机构(4)和与其连接的第三压紧部,第一压紧部和第二压紧部分别对应第一底支撑(7)的两个支撑点布置,第三压紧部对应浮动支撑(9)的支撑点布置。
8.如权利要求7所述的连杆两端衬套孔加工定位装置,其特征在于,还包括:第一预紧机构(5),设置在待加工连杆大头端的另一侧,用于对待加工连杆初始位置的预定位。
9.如权利要求8所述的连杆两端衬套孔加工定位装置,其特征在于,还包括:第二预紧机构(3),设置在靠近待加工连杆大头端的颈部,与侧定位块(1)同侧,用于对待加工连杆初始位置的预定位。
10.基于权利要求9所述连杆两端衬套孔加工定位装置的连杆两端衬套孔加工方法,其特征在于,加工设备选用刀柄HSK100的卧式加工中心,待加工连杆小头端衬套孔加工用刀片选用金钢石刀片,刀尖角R0.2;定位装置找正安装在机床工作台上,以连杆小头端衬套孔中心为加工坐标原点,通过机床附带的雷尼绍测头找正;连杆小头端放置在V型支承(10)上,连杆大头端底面、侧面与第一底支撑(7)、第二底支撑(8)及侧定位块(1)贴合,并由第一预紧机构(5)、第二预紧机构(3)将连杆预定位;启动第一液压机构(6)、第二液压机构(2)同时压紧连杆大头端,压紧力65MPa,浮动支撑(9)内部弹簧压缩,浮动支撑(9)退回,但始终与连杆小头端底面接触,停顿2秒,第四液压机构(11)启动,将浮动支撑(9)锁紧,停顿2秒,第三液压机构(4)启动,压紧连杆小头端,压紧力65Mpa;分别对连杆大、小头端衬套孔进行粗、精镗加工,精镗小头衬套孔时单边切深0.07-0.1mm,机床转速1600转/分,进给36mm/分。
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