CN111570869A - 柴油机曲轴内法兰钻孔工装及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油机曲轴内法兰钻孔工装及方法，工装包括定位组件、钻模组件、磁力钻支撑座和磁力钻，钻模组件夹持固定在两道曲轴基准轴肩上，磁力钻支撑座夹持固定在内法兰另一侧的外圆上，磁力钻吸合固定在磁力钻支撑座朝向自由端外法兰的一侧上。钻模组件包括两个半环体，上下两个半环体夹持固定在靠近自由端外法兰的两道曲轴基准轴肩上，固定衬套和多个固定钻套分别间隔固定在两个半环体上。方法包括：1）柴油机曲轴支撑在定位组件上，2）安装钻模组件和磁力钻支撑座，3）完成内法兰上所以孔的加工。本发明明显提高了加工质量和加工效率，降低了刀具的消耗成本，减少了加工工时。减轻了工人劳动强度，提高了操作安全性。

Description

柴油机曲轴内法兰钻孔工装及方法

技术领域

本发明涉及柴油机关键零部件的切削加工，特指一种柴油机曲轴的内法兰上多个端面孔的钻削加工，属于金属切削加工技术领域。

曲轴是用于传递动力的柴油机关键零件，其质量好坏直接影响到柴油机的整机性能和使用寿命。图1和图2所示为某型七缸船用中速柴油机曲轴，其右端端头的联接端外法兰10的外圆尺寸为Φ506g6，内法兰20的外圆尺寸为Φ384，两道曲轴基准轴肩103的外圆尺寸为Φ285h6，传动齿轮内孔与两道曲轴基准轴肩103过渡配合，在内法兰20的右侧面上部设有1个16H7的定位销孔201，右侧面上下外缘各有8个M16螺纹孔202，定位销孔201的位置上和曲轴第七缸上死点位置线相位重合，定位销孔201与两道曲轴基准轴肩103外圆的位置度为Φ0.05。在内法兰20右侧面上部8个规格为M16的螺纹孔202中，两相邻的螺纹孔202之间，以及螺纹孔202与定位销孔201之间的相位差均为12.75°，内法兰20右侧面下部8个螺纹孔202与内法兰20右侧面上部8个的螺纹孔202以曲轴轴心成中心对称。由于联接端外法兰10外径大于内法兰20外径，无法用普通机床主轴直接加工内法兰右侧面上的定位销孔201和16个螺纹孔202。

如在数控加工中心配上专用附件头是可以用于加工定位销孔和16个螺纹孔202的，但由于专用附件头的切削相位角度受限制，需要4次改变曲轴的工位，才能完成定位销孔和16个螺纹孔202的加工。每改变一次曲轴工位，随之而来的是繁琐的找正、建立工件坐标系等一系列辅助工序，导致加工成本高，生产效率低。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供一种柴油机曲轴内法兰钻孔工装及方法，解决了普通机床主轴无法直接钻孔，数控加工中心不仅设备投入成本高、而且加工成本高出普通机床数倍的问题。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种柴油机曲轴内法兰钻孔工装，包括定位组件、钻模组件、磁力钻支撑座和磁力钻，所述定位组件包括成对设置的底座和V形块、底座分别固定在工作台两端上，V形块分别固定在底座上，柴油机曲轴的第一主轴径和末端主轴径分别支撑在对应的V形块上；所述钻模组件夹持固定在与末端主轴径相邻的内法兰一侧外的两道曲轴基准轴肩上，磁力钻支撑座夹持固定在内法兰另一侧的外圆上；磁力钻水平放置，磁力钻的磁力吸合座吸合固定在磁力钻支撑座朝向联接端外法兰的一侧上；所述钻模组件包括两个半环体和两个连接螺栓螺母组，以及固定衬套、可换扩孔套、可换粗铰套、可换精铰套和多个固定钻套，所述两个半环体的结构相同，从半环体两端分别向外延伸出夹紧边，半环体内圆与内法兰一侧外的两道曲轴基准轴肩外圆匹配，上下两个半环体两端的夹紧边分别通过连接螺栓螺母组夹紧固连，使上下两个半环体夹持固定在靠近联接端外法兰的两道曲轴基准轴肩上；抵靠在内法兰一侧上的两个半环体外缘分别径向延伸出钻套固定圈，固定衬套固定在钻套固定圈上，且与内法兰的定位销孔位置对应；多个固定钻套分别间隔固定在两个半环体的钻套固定圈上，且与内法兰的多个螺纹孔位置一一对应。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

进一步的，所述磁力钻支撑座包括两个支撑座半环体和两个连接螺栓螺母组，两个支撑座半环体内孔轴向设有定位台阶，两个支撑座半环体合成的内圆通过定位台阶轴向定位在内法兰外圆另一侧上，上下两个支撑座半环体两端分别向外延伸出耳板，所述耳板分别通过连接螺栓螺母组固定连接上下两个支撑座半环体，使两个支撑座半环体夹持固定在内法兰外圆另一侧上。

进一步的，在上部的半环体的钻套固定圈外周面上刻有轴向基准线，所述轴向基准线对应柴油机曲轴的末端主轴径一侧内法兰上的上死点基准线。

进一步的，半环体内圆与内法兰一侧外的两道曲轴轴肩外圆过盈配合。

进一步的，固定衬套轴心相对于曲轴基准轴肩外圆的位置度为Φ0.02。

一种使用柴油机曲轴内法兰钻孔工装的方法，包括以下步骤：

1）柴油机曲轴支撑在定位组件上

先将底座分别固定在工作台的两端上，然后将V形块分别支撑在底座上，柴油机曲轴的第一主轴径和末端主轴径分别支撑在对应的V形块上；

2）调整柴油机曲轴的方位

转动柴油机曲轴，使柴油机曲轴末端主轴径一侧内法兰上已划好的上死点基准线位于最高点；

3）安装钻模组件

先在上下两个半环体的钻套固定圈上安装固定衬套和多个固定钻套，然后将两个半环体上下对合，并将对合后两个半环体两端的夹紧边分别通过连接螺栓螺母组固定连接，使两个半环体定位在靠近联接端法兰的两道曲轴基准轴肩上，上下两个半环体端面抵靠在内法兰一侧上；转动钻模组件，使得上部的半环体的钻套固定圈的轴向基准线对准末端主轴径一侧内法兰的上死点基准线；然后分别拧紧上下两个半环体两端夹紧边上的连接螺栓螺母组，使上下两个半环体夹持固定在两道曲轴基准轴肩上；最后将可换扩孔套嵌入固定衬套中；

4）安装磁力钻支撑座和磁力钻

先将两个支撑座半环体合成的内圆通过定位台阶轴向定位在内法兰外圆上，然后将上下两个支撑座半环体两端的耳板分别通过连接螺栓螺母组固定连接，使两个支撑座半环体夹持固定在内法兰外圆上，再将磁力钻的磁力吸合座吸合固定在磁力钻支撑座的一侧上；

5）钻出内法兰上多个螺纹孔底孔

将螺纹孔底孔钻头装在磁力钻的装夹头中，启动磁力钻，螺纹孔底孔钻头依次伸进各固定钻套中，逐个钻出内法兰的螺纹孔底孔；

6）完成定位销孔的扩钻、粗铰和精铰

更换定位销底孔钻头，定位销底孔钻头伸进可换扩孔套中完成内法兰的定位销底孔的钻孔；接着更换扩孔钻头完成定位销底孔的扩孔；

7）完成定位销孔的粗铰和精铰

卸下磁力钻，取出可换扩孔套，将可换粗铰套嵌入固定衬套中，以可换粗铰套定位，手工粗铰定位销孔；接着取出可换粗铰套，将可换精铰套嵌入固定衬套中；以可换精铰套定位，手工精铰出定位销孔，完成定位销孔的加工；

8）手工攻丝各螺纹孔

手工逐孔攻丝，完成各螺纹孔的攻丝。

本发明使用方便、定位精度高，解决了用普通机床主轴无法直接加工柴油机曲轴内法兰侧面上的定位销孔和多个螺纹孔的难题。与在数控加工中心配专用附件头进行上述加工需要多次改变曲轴工位，多次找正、建立工件坐标系的方法相比，本发明只要一次定位装夹就能完成内法兰端面所有孔的加工，加工质量明显提高，且提高了加工效率，降低了刀具的消耗成本，减少了加工工时，从而降低了加工成本。减轻了工人劳动强度，提高了操作安全性，是一种值得推广的柴油机曲轴内法兰孔系加工的新工装与新方法。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是某型七缸船用中速柴油机曲轴的主视图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明的工装安装在柴油机曲轴上的主视图；

图4是图3的Ⅰ部放大图；

图5是图3的B-B放大剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和某型七缸船用中速柴油机曲轴内法兰钻孔的实施例对本发明作进一步说明。

如图3所示，本实施例包括定位组件1、钻模组件2、磁力钻支撑座3和磁力钻4，定位组件1包括成对设置的底座11和V形块12、底座11分别固定在工作台200两端上，V形块12分别固定在底座11上，柴油机曲轴100的第一主轴径101和第七主轴径107分别支撑在对应的V形块12上。钻模组件2夹持固定在与第七主轴径107相邻的内法兰20右侧外的两道曲轴基准轴肩103上，磁力钻支撑座3夹持固定在内法兰20左侧的外圆上。磁力钻4水平放置，其磁力吸合座41吸合固定在磁力钻支撑座3的右侧即朝向联接端外法兰10的一侧上。

如图4和图5所示，钻模组件2包括两个半环体21和两个连接螺栓螺母组22，以及固定衬套23、可换扩孔套24、可换粗铰套25、可换精铰套26和多个固定钻套27，两个半环体21的结构相同，从半环体21两端分别向外延伸出夹紧边211，半环体21内圆与内法兰20右侧外的两道曲轴基准轴肩103外圆匹配，上下两个半环体21两端的夹紧边211分别通过连接螺栓螺母组22夹紧固连，使上下两个半环体21夹持固定在靠近联接端外法兰10的两道曲轴基准轴肩103上。抵靠在内法兰20右侧上的两个半环体21外缘分别径向延伸出钻套固定圈212，固定衬套23固定在钻套固定圈212上，且与内法兰20的定位销孔201位置对应。多个固定钻套27分别间隔固定在两个半环体21的钻套固定圈212上，且与内法兰20的16个M16螺纹孔202位置一一对应。

磁力钻支撑座3包括两个支撑座半环体31和两个连接螺栓螺母组22，两个支撑座半环体31内孔轴向设有定位台阶311，两个支撑座半环体31合成的内圆通过定位台阶311轴向定位在内法兰20外圆的左侧上，上下两个支撑座半环体31两端分别向外延伸出耳板312，耳板312分别通过连接螺栓螺母组22固定连接上下两个支撑座半环体31，使两个支撑座半环体31夹持固定在内法兰20外圆右侧上。

钻模组件2的两个半环体21和磁力钻支撑座3两个支撑座半环体31均采用上下夹持固定在柴油机曲轴100上的形式，非常便于本发明钻孔工装的快速固定或快速拆除。

在上部的半环体21的钻套固定圈212外周面上刻有轴向基准线213，轴向基准线213对应图2所示柴油机曲轴100的第七主轴径107一侧内法兰20上的上死点基准线104，可以提高定位销孔201的定位精度。

半环体21内圆与内法兰20右侧外的两道曲轴轴肩103外圆过盈配合，本实施例的过盈配合代号为N7/h6，确保两个半环体21稳定地固定在曲轴轴肩103上。固定衬套23轴心相对于曲轴基准轴肩103外圆的位置度为Φ0.02，也可以提高定位销孔201的定位精度。

一种使用柴油机曲轴内法兰钻孔工装的方法，包括以下步骤：

1）柴油机曲轴100支撑在定位组件1上

如图3所示，先将底座11分别固定在工作台200的两端上，然后将V形块12分别支撑在底座11上，柴油机曲轴100的第一主轴径101和第七主轴径107分别支撑在对应的V形块12上。

2）调整柴油机曲轴100的方位

转动柴油机曲轴100，使柴油机曲轴100第七主轴径107右侧的内法兰20上已划好的上死点基准线104位于最高点。

3）安装钻模组件2

先在上下两个半环体21的钻套固定圈212上安装固定衬套23和16个固定钻套27，然后将两个半环体21上下对合，并将对合后两个半环体21两端的夹紧边211分别通过连接螺栓螺母组22固定连接，使两个半环体21定位在靠近联接端法兰104的两道曲轴基准轴肩103上，并使上下两个半环体21端面抵靠在内法兰20右侧上。转动钻模组件2，使得上部的半环体21的钻套固定圈212的轴向基准线对准柴油机曲轴的第七主轴径107一侧的内法兰20的上死点基准线104。然后分别拧紧上下两个半环体21两端夹紧边21上的连接螺栓螺母组22，使上下两个半环体21夹持固定在两道曲轴基准轴肩103上，最后将可换扩孔套24嵌入固定衬套23中。

4）安装磁力钻支撑座3和磁力钻4

先将两个支撑座半环体31合成的内圆通过通过定位台阶311轴向定位在内法兰20外圆上，然后将上下两个支撑座半环体31两端的耳板312分别通过连接螺栓螺母组22固定连接，使两个支撑座半环体31夹持固定在内法兰20外圆上，再将磁力钻4的磁力吸合座41吸合固定在磁力钻支撑座3的右侧上。

5）钻出内法兰20上16个螺纹孔底孔

将螺纹孔底孔钻头装在磁力钻的装夹头中，启动磁力钻4，螺纹孔底孔钻头依次伸进各固定钻套27中，逐个钻出内法兰20的螺纹孔底孔；

6）完成定位销孔201的扩钻、粗铰和精铰

更换定位销底孔钻头，定位销底孔钻头伸进可换扩孔套24中完成内法兰20的定位销底孔的钻孔；接着更换扩孔钻头完成定位销底孔的扩孔。

7）完成定位销孔201的粗铰和精铰

卸下磁力钻4，取出可换扩孔套24，将可换粗铰套25嵌入固定衬套23中，以可换粗铰套25定位，手工粗铰定位销孔201；接着取出可换粗铰套25，将可换精铰套嵌入固定衬套26中，以可换精铰套26定位，手工精铰定位销孔201，完成定位销孔201的加工；

8）手工攻丝各螺纹孔202

手工逐孔攻丝，完成各螺纹孔202的攻丝。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种柴油机曲轴内法兰钻孔工装，包括定位组件，所述定位组件包括成对设置的底座和V形块、底座分别固定在工作台两端上，V形块分别固定在底座上，柴油机曲轴的第一主轴径和末端主轴径分别支撑在对应的V形块上；其特征在于：还包括钻模组件、磁力钻支撑座和磁力钻，所述钻模组件夹持固定在与末端主轴径相邻的内法兰一侧外的两道曲轴基准轴肩上，磁力钻支撑座夹持固定在内法兰另一侧的外圆上；磁力钻水平放置，磁力钻的磁力吸合座吸合固定在磁力钻支撑座朝向联接端外法兰的一侧上；所述钻模组件包括两个半环体和两个连接螺栓螺母组，以及固定衬套、可换扩孔套、可换粗铰套、可换精铰套和多个固定钻套，所述两个半环体的结构相同，从半环体两端分别向外延伸出夹紧边，半环体内圆与内法兰一侧外的两道曲轴基准轴肩外圆匹配，上下两个半环体两端的夹紧边分别通过连接螺栓螺母组夹紧固连，使上下两个半环体夹持固定在靠近外法兰的两道曲轴基准轴肩上；抵靠在内法兰一侧上的两个半环体外缘分别径向延伸出钻套固定圈，固定衬套固定在钻套固定圈上，且与内法兰的定位销孔位置对应；多个固定钻套分别间隔固定在两个半环体的钻套固定圈上，且与内法兰的多个螺纹孔位置一一对应。

2.如权利要求1所述的柴油机曲轴内法兰钻孔工装，其特征在于：所述磁力钻支撑座包括两个支撑座半环体和两个连接螺栓螺母组，两个支撑座半环体内孔轴向设有定位台阶，两个支撑座半环体合成的内圆通过定位台阶轴向定位在内法兰外圆另一侧上，上下两个支撑座半环体两端分别向外延伸出耳板，所述耳板分别通过连接螺栓螺母组固定连接上下两个支撑座半环体，使两个支撑座半环体夹持固定在内法兰外圆另一侧上。

3.如权利要求1所述的柴油机曲轴内法兰钻孔工装，其特征在于：在上部的半环体的钻套固定圈外周面上刻有轴向基准线，所述轴向基准线对应柴油机曲轴的末端主轴径一侧内法兰上的上死点基准线。

4.如权利要求1所述的柴油机曲轴内法兰钻孔工装，其特征在于：半环体内圆与内法兰一侧外的两道曲轴轴肩外圆过盈配合。

5.如权利要求1所述的柴油机曲轴内法兰钻孔工装，其特征在于：固定衬套轴心相对于曲轴基准轴肩外圆的位置度为φ0.02。

6.一种使用如权利要求1所述的柴油机曲轴内法兰钻孔工装的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）柴油机曲轴支撑在定位组件上

先将底座分别固定在工作台的两端上，然后将V形块分别支撑在底座上，柴油机曲轴的第一主轴径和末端主轴径分别支撑在对应的V形块上；

2）调整柴油机曲轴的方位

转动柴油机曲轴，使柴油机曲轴末端主轴径一侧内法兰上已划好的上死点基准线位于最高点；

3）安装钻模组件

先在上下两个半环体的钻套固定圈上安装固定衬套和多个固定钻套，然后将两个半环体上下对合，并将对合后两个半环体两端的夹紧边分别通过连接螺栓螺母组固定连接，使两个半环体定位在靠近联接端法兰的两道曲轴基准轴肩上，并使上下两个半环体端面抵靠在内法兰一侧上；转动钻模组件，使得上部的半环体的钻套固定圈的轴向基准线对准末端主轴径一侧内法兰的上死点基准线；然后分别拧紧上下两个半环体两端夹紧边上的连接螺栓螺母组，使上下两个半环体夹持固定在两道曲轴基准轴肩上；最后将可换扩孔套嵌入固定衬套中；

4）安装磁力钻支撑座和磁力钻

先将两个支撑座半环体合成的内圆通过·定位台阶轴向定位在内法兰外圆上，然后将上下两个支撑座半环体两端的耳板分别通过连接螺栓螺母组固定连接，使两个支撑座半环体夹持固定在内法兰外圆上；再将磁力钻的磁力吸合座吸合固定在磁力钻支撑座的一侧上；

5）钻出内法兰上多个螺纹孔底孔

将螺纹孔底孔钻头装在磁力钻的装夹头中，启动磁力钻，螺纹孔底孔钻头依次伸进各固定钻套中，逐个钻出内法兰的螺纹孔底孔；

6）完成定位销孔的扩钻、粗铰和精铰

更换定位销底孔钻头，定位销底孔钻头伸进可换扩孔套中完成内法兰的定位销底孔的钻孔；接着更换扩孔钻头完成定位销底孔的扩孔；

7）完成定位销孔的粗铰和精铰

卸下磁力钻，取出可换扩孔套，将可换粗铰套嵌入固定衬套中，以可换粗铰套定位，手工粗铰定位销孔；接着取出可换粗铰套，将可换精铰套嵌入固定衬套中，以可换精铰套定位，手工精铰定位销孔，完成定位销孔的加工；

8）手工攻丝各螺纹孔

手工逐孔攻丝，完成各螺纹孔的攻丝。

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