CN115026578A - 一种车铣复合加工活塞的配套工装及其方法 - Google Patents

Abstract

一种车铣复合加工活塞的配套工装及方法，步骤：止口座定位安装活塞工件，活塞顶部钻中心孔；顶尖顶紧中心孔，拉杆前进推动内腔定位块顶尖活塞内腔，取出销棒，主轴摆动至垂直位置，主轴转动，镗削活塞销孔，切挡圈槽和铣削裙部面窗；销孔插入销棒，拉杆后退拉紧销棒，顶尖回退，车轴转动，主轴保持垂直，车削活塞环槽和外圆；车轴转动，主轴摆动至水平位置，车削燃烧室；车轴锁定，主轴保持水平位置，主轴转动，铣气门坑。优点为：一次定位装夹工件可完成活塞关键部位的加工，且形位精度高；加工柔性化程度高，更换止口座和内腔定位块即可实现不同型号活塞的换产，换产周期短；操作简单，自动化程度高，加工效率高，具有高的实际使用和推广价值。

Description

一种车铣复合加工活塞的配套工装及其方法

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，涉及一种车铣复合加工活塞的方法及其配套工装。

背景技术

活塞是现代发动机中的核心部件之一，需要与活塞环、活塞销、挡圈、连杆等装配构成活塞组，因此其加工复杂，涉及铣削、车削、镗削和钻孔等多种加工方式，且对加工精度要求高。

传统的活塞生产是采用由多台数控车床、铣床、钻床和镗床组成的流水线，存在的缺陷在于：

一、流水线设备排列为一机一序或一机多序，加工流程长；

二、每台设备均需配置活塞加工专用的工装夹具，在型号换产时需要对涉及的所有工装夹具均进行更换，生产换产周期久；

三、加工过程中活塞工件在流水线设备上多次装夹，加工的不同部位间的形位公差精度差。

因此，需要设计出一种加工流程短、操作方便且加工精度高的加工方法及工装来满足车铣复合加工活塞的需要。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种结构简单、操作方便的车铣复合加工活塞的配套工装。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种操作简单、流程短、效率高的车铣复合加工活塞的方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种车铣复合加工活塞的配套工装，其特征在于：包括拉杆、液压连接环、连接盘、止口座、销棒及顶尖，其中连接盘固定在机床车轴上，止口座设置在连接盘的前端、与连接盘通过螺钉连接，可随车轴转动，止口座的前端与活塞工件的止口部配合，一内腔定位块设置在止口座的贯穿内孔与活塞工件的内腔之间，内腔定位块的后部可前后限位滑动的设置在止口座的贯穿内孔中、与拉杆的前端通过螺纹连接，内腔定位块的前端与活塞工件的内腔配合相抵，液压连接环与机床液压装置连接，并通过螺母紧固在拉杆的后端，通过液压连接环可推动拉杆沿车轴轴线方向前进或后退、进而带动内腔定位块前后移动，内腔定位块中央设有直径大于活塞销孔的通孔，销棒插置在内腔定位块和活塞销孔中，顶尖设置在活塞工件的前端中心位置。

进一步，所述拉杆、液压连接环、连接盘、止口座、内腔定位块、活塞工件及顶尖依次同轴设置，内腔定位块的截面呈T形，止口座的贯穿内孔中设有限位台阶，内腔定位块的后部设有对应的台阶面，内腔定位块的后端开设有内螺纹孔，拉杆的前端设有对应的缩径的外螺纹段，拉杆通过螺纹连接与内腔定位块固定。

最后，所述拉杆的后端设有缩径的螺纹段，液压连接环套设在拉杆的后端与台阶面相抵，螺母螺纹连接在拉杆上与液压连接环的后端相抵固定。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种车铣复合加工活塞的方法，其特征在于采用上述任何一种配套工装，并包括以下步骤：

1)止口座定位安装活塞工件，工件销孔插入销棒，拉杆后退拉紧销棒，主轴摆动至水平位置，车轴转动，活塞顶部钻中心孔；

2)顶尖顶紧中心孔，拉杆前进推动内腔定位块顶尖活塞内腔，取出销棒，主轴摆动至垂直位置，主轴转动，镗削活塞销孔，切挡圈槽和铣削裙部面窗；

3)工件销孔插入销棒，拉杆后退拉紧销棒，顶尖回退，车轴转动，主轴保持垂直位置，车削活塞环槽和外圆；

4)车轴转动，主轴摆动至水平位置，车削活塞燃烧室；

5)车轴锁定，主轴保持水平位置，主轴转动，铣气门坑；

6)销棒松开，取下活塞工件。

作为改进，所述步骤1)止口座定位安装活塞工件具体是指：车铣复合活塞加工工装上设有止口座，安装工件时将活塞止口部位套在止口座上，车铣复合加工全过程均使用止口座对活塞工件进行定位。

进一步，所述步骤1)的活塞工件顶部的中心孔是作为辅助加工的工艺孔，具体钻孔的过程为：在工件粗成形的销孔中插入销棒后拉紧拉杆，内腔定位块随拉杆向活塞裙部方向运动，进而带动销棒将活塞工件固定在止口座上，转动车轴活塞工件随止口座转动，转速400～800rpm，主轴安装中心钻，水平方向进给完成中心孔加工。

进一步，所述步骤2)的具体过程为：用顶尖顶紧工件上的中心孔，拉杆带动内腔定位块向活塞头部方向运动，销棒松开并取出，内腔定位块与活塞工件内腔贴合，配合顶尖完成工件夹紧，主轴分别安装镗刀、切槽刀和铣刀，主轴转速600～1200rpm，垂直方向进给完成销孔、挡圈槽和裙部面窗加工。

进一步，所述步骤3)的具体过程为：拉杆拉紧工件销孔中的销棒实现工件固定，车轴转动转速600～1000rpm，主轴安装车刀和切槽刀，垂直方向进给完成外圆和环槽加工。

进一步，所述步骤4)的具体过程为：主轴安装车刀，水平方向进给完成燃烧室加工。

最后，所述步骤5)的具体过程为：拉杆拉紧工件销孔中的销棒实现工件固定，主轴安装铣刀，主轴转速800～1200rpm，水平方向进给完成活塞工件顶部气门坑加工。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.单次定位装夹工件完成活塞全流程加工，加工流程短，制造效率高，且加工操作简单，自动化程度高，人员劳动强度低；

2.加工全过程仅进行一次工件定位安装，可避免重复装夹造成加工基准偏移情况，加工的活塞各部位间的形位精度高；

3.加工柔性化程度高，换产准备工作少，更换对应的工装止口座和内腔定位块即可实现活塞生产型号的切换，换产周期短。

本发明的工装结构简单、操作方便，加工方法流程短、效率高，并且加工的活塞质量好、精度高，可方便进行不同型号活塞的换产，具有很好的实际使用和推广价值。

附图说明

图1是发明提供的车铣复合加工活塞的工装在活塞工件定位后的结构示意图；

图2是在活塞工件上钻中心孔的结构示意图；

图3是在活塞工件上加工销孔、挡圈槽、裙部面窗的结构示意图；

图4是在活塞工件上加工外圆、环槽的结构示意图；

图5是在活塞工件上加工燃烧室的结构示意图；

图6是在活塞工件上加工顶部气门坑的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～6所示，一种车铣复合加工活塞的配套工装，包括拉杆1、液压连接环3、连接盘4、止口座5、内腔定位块6、销棒7及顶尖9，其中连接盘4固定在机床车轴上，止口座5设置在连接盘4的前端、与连接盘4通过螺钉连接，可随车轴转动，止口座5的前端与活塞工件8的止口部配合，内腔定位块6设置在止口座5的贯穿内孔与活塞工件8的内腔之间，内腔定位块8的后部可前后限位滑动的设置在止口座5的贯穿内孔中、与拉杆1的前端通过螺纹连接，内腔定位块6的前端与活塞工件8的内腔配合相抵，液压连接环3与机床液压装置连接，并通过螺母2紧固在拉杆1的后端，通过液压连接环3可推动拉杆1沿车轴轴线方向前进或后退、进而带动内腔定位块6前后移动，内腔定位块6中央设有直径大于活塞销孔85的通孔，销棒7插置在内腔定位块6和活塞销孔85中，顶尖9设置在活塞工件8的前端中心位置。

拉杆1、液压连接环3、连接盘4、止口座5、内腔定位块6、活塞工件8及顶尖9依次同轴设置，内腔定位块6的截面呈T形，止口座5的贯穿内孔中设有限位台阶，内腔定位块6的后部设有对应的台阶面，内腔定位块6的后端开设有内螺纹孔，拉杆1的前端设有对应的缩径的外螺纹段，拉杆1通过螺纹连接与内腔定位块6固定。拉杆1的后端设有缩径的螺纹段，液压连接环3套设在拉杆1的后端与台阶面相抵，螺母2螺纹连接在拉杆1上与液压连接环3的后端相抵固定。

下面对车铣复合加工活塞的方法进行具体说明，活塞工件8的加工部位包括气门坑81、中心孔82、燃烧室83、环槽84、销孔85、挡圈槽86、裙部面窗87及外圆88，具体加工步骤为：

1)止口座5定位安装活塞工件8，如图1所示，活塞工件8的止口部位套在止口座5上，车铣复合加工全过程均使用止口座5对活塞工件8进行定位；

2)钻中心孔82：如图2所示，在活塞工件8粗成形的销孔85中插入销棒7后拉紧拉杆1，内腔定位块6随拉杆1向活塞工件8的裙部方向运动，进而带动销棒7将活塞工件8压紧在止口座5上，转动车轴活塞工件8随止口座5转动，转速600rpm，主轴A安装中心钻，水平方向进给完成中心孔82加工；

3)顶尖9顶紧活塞工件8上的中心孔82，拉杆1带动内腔定位块6向活塞工件8头部方向运动，销棒7松开并取出，内腔定位块6与活塞工件8内腔贴合，配合顶尖9完成活塞工件8夹紧。主轴A安装镗刀，主轴转速1200rpm，垂直方向进给完成销孔85加工；主轴A安装切槽刀，主轴A转速800rpm，垂直方向进给完成挡圈槽86加工；主轴安装切槽刀，主轴A转速800rpm，垂直方向进给完成裙部面窗87加工，如图3所示；

4)在活塞工件8的销孔85中插入销棒7后拉紧拉杆1，内腔定位块6随拉杆1向活塞工件8的裙部方向运动，进而带动销棒7将活塞工件8压紧在止口座5上；主轴A安装车刀，车轴转速1000rpm，车刀A垂直方向进给完成外圆88加工；主轴A安装切槽刀，车轴A转速800rpm，车刀垂直方向进给完成环槽84的加工，如图4所示；

5)保持拉杆1拉紧，主轴A安装车刀，车轴A转速800rpm，车刀水平方向进给完成燃烧室83加工，如图5所示；

6)保持拉杆1拉紧，主轴A安装铣刀，转速1200rpm，水平方向进给完成活塞工件8顶部气门坑81加工。

7)最后，销棒松开，取下活塞工件8。

本发明的加工全过程仅进行一次工件定位安装，加工流程短，制造效率高，且加工操作简单，自动化程度高，人员劳动强度低；同时可避免重复装夹造成加工基准偏移情况，加工的活塞各部位间的形位精度高；并且加工柔性化程度高，换产准备工作少，更换对应的工装止口座和内腔定位块即可实现活塞生产型号的切换，换产周期短。

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润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车铣复合加工活塞的配套工装，其特征在于：包括拉杆、液压连接环、连接盘、止口座、销棒及顶尖，其中连接盘固定在机床车轴上，止口座设置在连接盘的前端、与连接盘通过螺钉连接，可随车轴转动，止口座的前端与活塞工件的止口部配合，一内腔定位块设置在止口座的贯穿内孔与活塞工件的内腔之间，内腔定位块的后部可前后限位滑动的设置在止口座的贯穿内孔中、与拉杆的前端通过螺纹连接，内腔定位块的前端与活塞工件的内腔配合相抵，液压连接环与机床液压装置连接，并通过螺母紧固在拉杆的后端，通过液压连接环可推动拉杆沿车轴轴线方向前进或后退、进而带动内腔定位块前后移动，内腔定位块中央设有直径大于活塞销孔的通孔，销棒插置在内腔定位块和活塞销孔中，顶尖设置在活塞工件的前端中心位置。

2.根据权利要求1所述的配套工装，其特征在于：所述拉杆、液压连接环、连接盘、止口座、内腔定位块、活塞工件及顶尖依次同轴设置，内腔定位块的截面呈T形，止口座的贯穿内孔中设有限位台阶，内腔定位块的后部设有对应的台阶面，内腔定位块的后端开设有内螺纹孔，拉杆的前端设有对应的缩径的外螺纹段，拉杆通过螺纹连接与内腔定位块固定。

3.根据权利要求2所述的配套工装，其特征在于：所述拉杆的后端设有缩径的螺纹段，液压连接环套设在拉杆的后端与台阶面相抵，螺母螺纹连接在拉杆上与液压连接环的后端相抵固定。

4.一种车铣复合加工活塞的方法，其特征在于采用权利要求1～3任意一种配套装置，并包括以下步骤：

1)止口座定位安装活塞工件，工件销孔插入销棒，拉杆后退拉紧销棒，主轴摆动至水平位置，车轴转动，活塞顶部钻中心孔；

2)顶尖顶紧中心孔，拉杆前进推动内腔定位块顶尖活塞内腔，取出销棒，主轴摆动至垂直位置，主轴转动，镗削活塞销孔，切挡圈槽和铣削裙部面窗；

3)工件销孔插入销棒，拉杆后退拉紧销棒，顶尖回退，车轴转动，主轴保持垂直位置，车削活塞环槽和外圆；

4)车轴转动，主轴摆动至水平位置，车削活塞燃烧室；

5)车轴锁定，主轴保持水平位置，主轴转动，铣气门坑；

6)销棒松开，取下活塞工件。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤1)止口座定位安装活塞工件具体是指：车铣复合活塞加工工装上设有止口座，安装工件时将活塞止口部位套在止口座上，车铣复合加工全过程均使用止口座对活塞工件进行定位。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤1)的活塞工件顶部的中心孔是作为辅助加工的工艺孔，具体钻孔的过程为：在工件粗成形的销孔中插入销棒后拉紧拉杆，内腔定位块随拉杆向活塞裙部方向运动，进而带动销棒将活塞工件固定在止口座上，转动车轴活塞工件随止口座转动，转速400～800rpm，主轴安装中心钻，水平方向进给完成中心孔加工。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤2)的具体过程为：用顶尖顶紧工件上的中心孔，拉杆带动内腔定位块向活塞头部方向运动，销棒松开并取出，内腔定位块与活塞工件内腔贴合，配合顶尖完成工件夹紧，主轴分别安装镗刀、切槽刀和铣刀，主轴转速600～1200rpm，垂直方向进给完成销孔、挡圈槽和裙部面窗加工。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤3)的具体过程为：拉杆拉紧工件销孔中的销棒实现工件固定，车轴转动转速600～1000rpm，主轴安装车刀和切槽刀，垂直方向进给完成外圆和环槽加工。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤4)的具体过程为：主轴安装车刀，水平方向进给完成燃烧室加工。

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤5)的具体过程为：拉杆拉紧工件销孔中的销棒实现工件固定，主轴安装铣刀，主轴转速800～1200rpm，水平方向进给完成活塞工件顶部气门坑加工。

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