CN209491557U - 发动机钢活塞外圆环槽组合加工工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了钢活塞外圆环槽组合加工工装，包括圆形底座、梯形基座和拉杆，所述圆形底座与机床固定，所述梯形基座与圆形底座连接，所述拉杆设于所述梯形基座和所述圆形底座中，所述圆形底座和梯形剔凿中心位置均设有通孔以便于配合固定拉杆，所述圆形底座上的通孔和梯形底座上的通孔位置重合。该工装能够完成钢活塞外圆和活塞环槽的加工，简化加工工序，节省加工成本。对于不同型号钢活塞的加工，只需要更换工装上半部分梯形基部即可，结构简单，能够节省对于工装本身生产制作的成本。

Description

发动机钢活塞外圆环槽组合加工工装

技术领域

本实用新型属于发动机钢活塞外圆环槽组合加工领域，具体涉及钢活塞外圆环槽组合加工工装。

背景技术

在汽车发动机当中，柴油机汽车的排放要求越来越高，而钢活塞是目前唯一可以满足于 2020年1月1日开始实施的国六排放标准的重型柴油发动机关键部件，活塞是发动机部件加工生产过程中最为典型的零部件。在切削加工方面具有很强而且非常典型的工艺特点。钢活塞多应用于重型卡车的发动机，较铝活塞其强度、耐高温、高压和耐久度高，能够满足高性能柴油机强化指标和降低排放要求。目前，国内铝活塞制造行业通常是由通用机床和活塞专机组成生产线，而钢活塞的产品特点决定了给你铝活塞的加工有着不同的加工工艺和定位方式。钢活塞的硬度较高，属于锻造部件，加工具备较高的加工难度，因此，专用设备和专用工装就成为钢活塞切削加工的关键，其精度和性能将直接影响成型产品的性能和指标。

在现行的铝活塞加工流程中，第一道工序一般是以外圆毛坯面为定位基准粗车裙端止口，然后第二道工序以裙端止口定位粗车外圆，这样就需要二道工序完成外圆的加工，还不能完成顶面加工。而且现有的活塞大多为铝活塞，相对来说钢活塞的材料硬度更大，钢活塞一般为锻造成型，在追求发动机轻量化的今天，加工工艺提出了很高的要求，加工过程中的难度就更大。因为毛坯本身存在的铸造偏差和精度问题，毛坯的一致性不容易控制，比如外圆表面粗糙度较大等，在以外圆表面为定位基准时，会造成加工的活塞存在壁厚差，无法保证毛坯产品的一致性，需要在后续加工过程中增加检测的工序，这样就导致在活塞加工过程中增加了工序、设备和人力资源等。

而，之所以现有的铝活塞加工用的工装不能用于钢活塞加工，其主要是由以下原因造成的，①铝和钢活塞(材料为42CrMo4)材料决定的产品加工工艺不同；②铝活塞为铸造产品，钢活塞为锻造产品，硬度差别很大；③用铝活塞的加工工艺，找不到合适的定位基准，这种定位基准的选择是根据材料和产品特性决定的；④钢活塞的加工产品特点，要求加工工艺尽可能缩短，一次定位完成多道工序，保证产品的加工精度。

因此，针对以上现有技术的缺点，需要一种满足国六排放标准的钢活塞外圆环槽组合加工工装。

实用新型内容

为了克服现有加工技术方案的不足，本实用新型提供了一种钢活塞外圆环槽组合加工工装，该工装能够有效的保证钢活塞外圆和环槽加工的精度，一次定位完成多道工序的加工，提高加工效率。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

钢活塞外圆环槽组合加工工装，包括圆形底座、梯形基座和拉杆。所述圆形底座与机床固定，所述梯形基座与圆形底座连接，所述拉杆设于所述梯形基座和所述圆形底座中，所述圆形底座由机床卡盘夹持，所述圆形底座和梯形剔凿中心位置均设有通孔以便于配合固定拉杆，所述圆形底座上的通孔和梯形底座上的通孔位置重合。本实用新型设置圆形底座、梯形基座，在很大程度是为了满足活塞外形要求，活塞内腔与梯形基座的形状接近或一致，圆形底座则提供底部支撑。

所述圆形底座侧面包含第一外圆基座和第二外圆基座，所述第一外圆基座和第二外圆基座围绕所述圆形底座侧面使圆形底座形成阶梯状结构。设置第一外圆基座和第二外圆基座，是为了方便整个加工工装与其他加工设备(如机床)的固定连接。第一外圆基座直径大于第二外圆基座的直径。

机床卡盘抓取固定所述第二外圆基座处，由于第二外圆基座整体小于第一外圆基座，因此第二外圆基座适合卡住机床卡盘，同时，机床卡杆在夹持第二外圆基座的同时，第一外圆基座可以阻止整个工装轴向运动。

所述第一外圆基座处设有圆形沉槽，沉槽内设有四个螺栓孔。具体的，所述圆形沉槽设置在第一外圆基座的圆形端面。圆形沉槽用于与梯形基座连接。

所述梯形基座包括圆形基部和梯形基部，圆形基部和第一外圆基座上的沉槽相互配合，圆形基部设有螺栓孔，通过螺栓和螺栓孔，可以实现螺栓连接圆形基部和沉槽，进而固定连接梯形基座和圆形底座。

所述梯形基部的腰部有多个条状沉槽，所述条状沉槽设有固定块，固定块设有螺栓孔，与梯形基部腰部的条状沉槽通过螺栓连接。固定块用来与活塞加工时活塞毛坯的内腔壁配合固定活塞毛坯。

所述多个条状沉槽中，包括水平设置的条状沉槽和竖直设置的条状沉槽。这种条状沉槽互相垂直的设计，是在考虑活塞毛坯的内部形状的情况下设计的，毛坯内部呈圆柱形凹陷的形状，因此对于毛坯内部的固定，既要考虑到其径向的固定，又要考虑到其轴向的固定，而水平设置的条状沉槽以及条状沉槽上的固定块确保了径向不产生位移，竖直设置的条状沉槽以及条状沉槽上的固定块确保了轴向不产生位移。

所述多个条状沉槽设于梯形基部的腰部的四周，分别设置于梯形基部的腰部前后面和左右面，梯形基部的腰部前后面的条状沉槽垂直于左右面的条状沉槽。

所述梯形基部的肩部左右分别设有球形凸起结构，所述梯形基座的通孔顶部两侧设有半圆形凸起结构。球形凸起结构和半圆形凸起结构的作用是与活塞内腔顶部紧密贴合。

拉杆主体呈圆柱体状，拉杆主体在圆形底座和梯形基座的通孔内往复运动，拉杆顶部为环形扁平状。拉杆顶部用于卡住活塞内腔销孔肩部，锁死两者之间的位置关系，从而使得活塞达到固定的目的。

一种钢活塞外圆环槽组合加工工装的使用方法，包括以下步骤：

1)当活塞加工开始时，由机器人或人工搬运和抓取活塞毛坯件，按照活塞内腔与梯形基部长短轴方向一致将活塞毛坯件放置在该钢活塞外圆环槽组合加工工装上；

2)此时拉杆顶部的环形扁平状结构的长短轴方向与梯形基部的长短轴方向一致，活塞在该工装上处于自由状态；活塞放置完成后，机器人松开手爪，此时梯形基部腰部的四个固定块与活塞内腔壁紧密贴合，梯形基部肩部的两个凸起结构与活塞内腔顶部紧密贴合，起到支撑活塞的作用；

3)机床通过指令让机床主轴带动拉杆旋转达到预期位置，然后机床主轴带动拉杆向下拉紧，拉杆顶部扁平状结构会卡住活塞内腔销孔肩部，锁死腔销孔肩部与拉杆，从而使得活塞达到固定的目的。

本实用新型的有益之处在于：

1、本实用新型依据待加工活塞毛坯的形状而做出具体的用于固定活塞毛坯的设计，对活塞进行充分的固定，防止其在加工时产生位移，以方便需现有活塞加工技术中，第二道工序完成外圆的加工的同时不完成顶面加工。

2、本实用新型通过对活塞毛坯的内部进行固定，可以避免诸如以外圆表面为定位基准时造成加工的活塞存在壁厚差，需要在后续加工过程中增加检测的工序等现象

3、本实用新型专用于加工钢活塞，相对于铝活塞来说钢活塞的材料硬度更大，钢活塞一般为锻造成型，因此在定位工装上，通过在梯形基部的腰部设置的条状沉槽以及条状沉槽上的固定块确保了其主体不产生位移，通过其顶部设置的球形凸起结构和半圆形凸起结构与活塞内腔顶部紧密贴合。

4、本实用新型还通过设置拉杆实现对于活塞的进一步支撑，拉杆顶部用于卡住活塞内腔销孔肩部，锁死两者之间的位置关系，从而使得活塞达到固定的目的。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型的结构示意图，

图2为本实用新型的梯形底座示意图。

其中，1、圆形底座，1-1、第一外圆基座，1-2、第二外圆基座，2、梯形基部，2-1、圆形基部，2-2、梯形基部，2-3、固定块，2-4、球形凸起结构，2-5、半圆柱形凸起结构，3、拉杆。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1

正如背景技术所介绍，现有的活塞，尤其是钢活塞在生产加工的过程中，工序复杂，工艺不完全成熟。由于钢活塞比传统的铝活塞的强度高，所以在生产加工的要求上更高。针对上述问题，本实用新型提出了一种钢活塞外圆组合加工工装。

本实用新型的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种钢活塞外圆组合加工工装，包括1-圆形底座，2-梯形基部，2-1圆形基部，2-2梯形基部，2-3固定块，2-4球形凸起结构， 2-5半圆柱形凸起结构，3-拉杆，所述圆形底座为整个工装的基座，圆形底座1设置为阶梯状，具体的，在本实施例中，圆形底座1包括第一外圆基座1-1和第二外圆基座1-2，第一外圆基座1-1和第二外圆基座1-2围绕所述圆形底座1侧面使圆形底座1的侧面形成阶梯状结构，机床卡盘夹持圆形底座的第二外圆基座1-2，第二外圆基座1-2外圆直径小于第一外圆基座 1-1。设置第一外圆基座1-1和第二外圆基座1-2，是为了方便整个加工工装与其他加工设备 (如机床)的固定连接；由于第二外圆基座1-2整体小于第一外圆基座1-1，因此第二外圆基座1-2适合卡住机床卡盘，同时，机床卡杆在夹持第二外圆基座1-2的同时，第一外圆基座 1-1可以阻止整个工装轴向运动。

在所述的第一外圆基座1-1上，设置一圆形沉槽，具体的，所述圆形沉槽设置在第一外圆基座1-1的圆形端面，沉槽的尺寸与梯形基部圆形基部2-1的尺寸相同，沉槽内设有多个螺栓孔，在本实施例中，沉槽内设有4个螺栓孔。

如图2所示，本实施例中，所述梯形基座2包括圆形基部2-1和梯形基座2-2，所述圆形底座2-1的尺寸与所述的圆形底座第一外圆基座圆形基部1-1上的圆形沉槽的尺寸相同，梯形基座2与圆形底座1通过此部分的配合与螺栓和螺孔的配合紧密连接成为一个工装基座整体。

因此，对于加工不同型号的钢活塞，只需要更换不同型号的梯形基部部分即可，所述梯形基座2-2的腰部设有多个条状沉槽，所述多个条状沉槽设于梯形基部2-2的腰部的四周，分别设置于梯形基部的腰部前后面和左右面，梯形基部的腰部前后面的条状沉槽垂直于左右面的条状沉槽。在本实施例中，所述梯形基座2-2的腰部在前后左右四面分别设有条状沉槽，其中前后面条状沉槽水平设置，左右面条状沉槽竖直设置；这种条状沉槽互相垂直的设计，是在考虑活塞毛坯的内部形状的情况下设计的，毛坯内部呈圆柱形凹陷的形状，因此对于毛坯内部的固定，既要考虑到其径向的固定，又要考虑到其轴向的固定，而水平设置的条状沉槽以及条状沉槽上的固定块确保了径向不产生位移，竖直设置的条状沉槽以及条状沉槽上的固定块确保了轴向不产生位移。

所述梯形基部2-2的肩部左右分别设有球形凸起结构2-4，所述梯形基座2的通孔顶部两侧设有半圆形凸起结构2-5。

所述拉杆3的主体部分拉杆主体为实心圆柱，顶部呈环形扁平状。拉杆3置于工装基座整体由圆形基座1和梯形基座2的通孔形成的内部中心通孔内，拉杆3杆部的直径与通孔直径相同，即拉杆可在通孔内平滑自由的上下移动。拉杆3底端与机床主轴相连。

整个工装的使用步骤为：

1)当活塞加工开始时，由机器人或人工搬运和抓取活塞毛坯件，按照活塞内腔与梯形基座2长短轴方向一致将活塞毛坯件放置在该钢活塞外圆环槽组合加工工装上；

2)此时拉杆3顶部的环形扁平状结构的长短轴方向与梯形基座2-2的长短轴方向一致，此时活塞在该工装上处于自由状态。活塞放置完成后，机器人松开手爪，此时梯形基座2-2 腰部的四个固定块2-3与活塞内腔壁紧密贴合，梯形基部3肩部的两个球形凸起结构2-4与活塞内腔顶部紧密贴合，起到支撑活塞的作用；

3)然后机床通过指令让机床主轴带动拉杆3旋转90°达到预期位置(如图1所示)，接着机床主轴带动拉杆3向下拉紧，拉杆3顶部扁平状结构会卡住活塞内腔销孔肩部，形成锁死现象，从而使得活塞达到固定的目的。

从以上实施例可以看出，本实用新型的有益之处在于：

1、该工装能够完成钢活塞外圆和活塞环槽的加工，简化加工工序，节省加工成本。对于不同型号钢活塞的加工，只需要更换工装上半部分梯形基部即可，结构简单，能够节省对于工装本身生产制作的成本。

2、本实用新型依据待加工活塞毛坯的形状而做出具体的用于固定活塞毛坯的设计，对活塞进行充分的固定，防止其在加工时产生位移，以方便需现有活塞加工技术中，第二道工序完成外圆的加工的同时不完成顶面加工。

3、本实用新型通过对活塞毛坯的内部进行固定，可以避免诸如以外圆表面为定位基准时造成加工的活塞存在壁厚差，需要在后续加工过程中增加检测的工序等现象

4、本实用新型专用于加工钢活塞，相对于铝活塞来说钢活塞的材料硬度更大，钢活塞一般为锻造成型，因此在定位工装上，通过在梯形基部的腰部设置的条状沉槽以及条状沉槽上的固定块确保了其主体不产生位移，通过其顶部设置的球形凸起结构和半圆形凸起结构与活塞内腔顶部紧密贴合。

5、本实用新型还通过设置拉杆实现对于活塞的进一步支撑，拉杆顶部用于卡住活塞内腔销孔肩部，锁死两者之间的位置关系，从而使得活塞达到固定的目的。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钢活塞外圆环槽组合加工工装，其特征在于，包括圆形底座、梯形基座和拉杆，所述圆形底座与机床固定，所述梯形基座与圆形底座连接，所述拉杆设于所述梯形基座和所述圆形底座中，所述圆形底座和梯形剔凿中心位置均设有通孔以便于配合固定拉杆，所述圆形底座上的通孔和梯形底座上的通孔位置重合。

2.如权利要求1所述的一种钢活塞外圆环槽组合加工工装，其特征在于，所述圆形底座侧面包含第一外圆基座和第二外圆基座，所述第一外圆基座和第二外圆基座围绕所述圆形底座侧面使圆形底座形成阶梯状结构；

机床卡盘抓取固定所述第二外圆基座处。

3.如权利要求2所述的一种钢活塞外圆环槽组合加工工装，其特征在于，所述第一外圆基座处设有圆形沉槽，沉槽内设有四个螺栓孔。

4.如权利要求2所述的一种钢活塞外圆环槽组合加工工装，其特征在于，梯形基部包括圆形基部和梯形基部，圆形基部和第一外圆基座上的沉槽相互配合，设有螺栓孔。

5.如权利要求4所述的一种钢活塞外圆环槽组合加工工装，其特征在于，所述梯形基部的腰部有多个条状沉槽，所述沉槽上设有固定块，固定块设有螺栓孔，与梯形基部腰部的条状沉槽通过螺栓连接。

6.如权利要求5所述的一种钢活塞外圆环槽组合加工工装，其特征在于，所述多个条状沉槽中，包括水平设置的条状沉槽和竖直设置的条状沉槽。

7.如权利要求5所述的一种钢活塞外圆环槽组合加工工装，其特征在于，所述多个条状沉槽设于梯形基部的腰部的四周，分别设置于梯形基部的腰部前后面和左右面，梯形基部的腰部前后面的条状沉槽垂直于左右面的条状沉槽。

8.如权利要求4所述的一种钢活塞外圆环槽组合加工工装，其特征在于，所述梯形基部的肩部左右分别设有球形凸起结构，所述梯形基座的通孔顶部两侧设有半圆形凸起结构。

9.如权利要求1所述的一种钢活塞外圆环槽组合加工工装，其特征在于，拉杆主体呈圆柱体状，拉杆主体在圆形底座和梯形基部的通孔内往复运动，拉杆顶部为环形扁平状。