小型精密曲軸液壓自動偏心夾具設計與開發

劉來章

(德州德隆(集團)機床有限責任公司，山東 德州 253003)

隨著機械工業迅速發展，汽車、摩托車等的產量逐年遞增，曲軸是汽車、摩托車發動機部件中最重要的零件之一，曲軸的加工精度、效率顯得十分重要。曲軸由于受到成本、效益的制約，在設計、材料和加工方面都經歷了相當大的變化。目前國內曲軸加工設備落后，小型精密曲軸數控加工設備十分緊缺，且以普通機床加工為主，尤其在加工曲軸連桿頸時多用手動偏心夾具，這種工裝費時費力，工人勞動強度大，夾緊力小，且存在較大的不安全因素。如圖1 所示。

首先靠人工分別打開前壓板1 和后壓板2，將工件裝入夾具位置上，軸向和角向定位后，關閉前壓板和后壓板并人工擰緊螺釘3、螺釘4 夾緊工件，完全憑工人的經驗調整鎖緊力，且經常出現工件偏移、變形，需要反復松夾調整1～2 次后才能完成，所以這種手動偏心夾具加工精度較差，需要留較大的余量由磨床磨削來保證所要求的精度，生產效率低下，難以實現自動化生產方式。所以傳統曲軸加工設備及工藝制約了我國工業生產中高新、精密產品的發展。筆者公司針對國內曲軸加工設備存在的不足，經過反復驗證、測試，研制出了曲軸液壓自動偏心夾具。

1 曲軸液壓自動偏心夾具的結構布局分析

為了彌補現有的曲軸加工設備存在的工人勞動強度大、加工效率低下、加工精度差及夾緊力小等不足，本次研制新型的曲軸液壓自動偏心夾具，如圖2所示。

該夾具為偏心距固定式單爪移動夾緊夾具，利用液壓回轉油缸提供動力，通過內部楔塊將其轉換為卡爪的徑向夾緊力，實現卡爪對工件的夾緊和松開動作，工件支架(夾具體)和夾具基座之間通過定位銷11 定位后用高強度螺釘10 固定，保證曲軸連桿頸軸線在機床主軸12 回轉中心上，機床前后主軸箱各裝一套，一端夾具裝有固定角度的角向定位塊5，前后夾具同步夾緊工件，內部楔塊角度前端為45°角后端為15°角，可實現兩段式的夾緊速度，即開始夾緊時夾爪快速移動，當夾爪接近工件時會慢速移動直至夾緊工件，松開時反之。

2 曲軸液壓自動偏心夾具的結構及特點

(1)在圖2 中，夾具基座1 和機床主軸頭部12連接、夾具體8 通過定位銷11 定位與夾具基座1 連接，并用6 個M12 的螺釘10 固定，夾具體上的定位銷孔在主軸的回轉中心上，另一端半瓦6 圓弧面的中心到定位銷孔中心的距離就是所要加工曲軸連桿頸的偏心距。(2)半瓦6 通過螺釘7 固定在夾具體的圓弧面上，半瓦的內圓弧面和法蘭端面配刮，來調整曲軸的偏心距和軸向偏差。(3)角向定位塊5 安裝在夾具體8 的前端面上，通過調整螺釘4 調節曲軸各連桿頸軸線相對主平面的對稱度，保證與機床主軸軸心線的同軸度。(4)如圖3 所示，卡爪滑座安裝在夾具基座的導向槽內，卡爪滑座可沿導向槽徑向移動，卡爪2 通過導向鍵1 和螺釘3 固定在卡爪滑座上，通過夾具基座內部斜楔的軸向移動可實現卡爪對工件的夾緊和松開動作。這種夾緊方式與傳統夾緊方式相比，首先大大降低了操作工人的勞動強度，操作人員只需要將工件靠在軸向定位面和角向定位面上，其余動作由前后液壓夾具自動完成，其次大大縮短了裝卸工件時間。

通過實驗證明，傳統夾具安裝工件需要大約1.5 min，卸載工件大約40 s，該設計與研發的液壓自動偏心夾具安裝工件需要大約10 s，卸載工件大約8 s，提高了工件裝卡效率5 倍多。同時此液壓自動偏心夾具夾緊力大，工件變形小，有效提高了曲軸的加工精度。

3 結語

總之，該夾具的研制大大降低了工人勞動強度、縮短了輔助時間、有效提高了曲軸的加工精度，滿足了曲軸的加工要求，特別適合小型單缸或雙缸曲軸的批量加工和自動化加工生產線。

［1］《機床設計手冊》編寫組.機床設計手冊(2、3)［M］.北京:機械工業出版社，1986.

［2］《機械設計手冊》編寫組.機械設計手冊［M］.北京:機械工業出版社，2004.