打偏心軸中心孔和靜平衡試驗兩用裝置的設計及應用

■ 中鋼集團西安重機有限公司 （陜西 710201） 韓銘金

長期以來對于超過專用機床加工范圍的偏心軸，或單件、小批量的偏心軸的精加工，均在通用的鏜床和車床上加工。其工藝流程：①以精加工過的非偏心軸為基準，劃凸輪中心孔線。②在鏜床或龍門銑床上找正，打兩端凸輪中心孔。③在車床上頂兩端偏心中心孔，精車凸輪外圓及端面。由上述工藝流程發現以下問題：由于偏心凸輪外圓經過半精加工后余量很小，找凸輪的最大點劃偏心中心孔難度大；若偏心中心孔距有嚴格的尺寸公差要求，按劃線找正方法加工偏心中心孔，不能保證偏心中心孔距的尺寸公差要求。

軸類的靜平衡機械性能試驗通常是在專用裝置上進行，由于該裝置規格不同，對于較大型裝置，所要求做靜平衡機械性能試驗的軸類不多，操作過程時間很短，大多數時間該裝置都處于閑置狀態，是一種資源浪費。

針對以上問題，設計了打偏心軸中心孔和做靜平衡試驗兩用裝置。

1. 兩用裝置的設計

（1）設計原理：依據軸類零件的支撐需要平穩性好和轉動時摩擦阻力小的特點。在前后兩端各采用一組滾動軸承形成4點支撐方式，每套滾動軸承又分別安裝在4套各自獨立的支撐調節機構上，支撐調節機構通過在底座中的燕尾槽移動，調節支撐尺寸；在底座中部通過燕尾槽設計兩套各自分別獨立的螺旋V形架和各自獨立的壓具用來對軸進行裝夾定位。

（2）設計結構。部件的構成（見圖1）：4套分別獨立的支撐調節機構均由豎板、螺栓、調節絲桿、開口銷、螺母、支架、軸端擋板、軸、滾動軸承和軸承蓋等組成。其中滾動軸承外圓可沿其切向自由轉動；調節絲桿通過螺母和開口銷定位可在支架孔中轉動；兩套分別獨立的螺旋V形架和兩套分別獨立的壓具均可上下調節。

圖 1

兩用裝置的構成（見圖1）：4套分別獨立的支撐調節機構通過各自支架下端的燕尾鍵，插入底座燕尾槽中，將各自螺栓5通過豎板與底座把合為一體，其最大調節距離為2L，如圖2所示。再將各自縱向基準板通過螺栓6與底座把合為一體；最后將兩套各自獨立的螺旋V形架通過其下端燕尾鍵插入底座燕尾槽中就位。兩套壓具通過底座中長孔與機床工作臺聯接而成。

2. 兩用裝置的應用

（1）工藝可行性分析（見圖3）。吊裝的安全性：由圖1可知，本裝置結構簡單，便于吊裝，安全性有保障。支撐的平穩性：由圖3可知，在同一個平面的4點支撐平穩性好。裝夾的方便性：由圖3可知，調整兩套螺旋V形架與軸面相接觸后，用壓具裝夾，簡單快捷。定位的可靠性：由圖3可知，由于滾動軸承阻尼系數小，在偏心力距的作用下，使偏心軸中的凸輪的最大點自動轉動到鉛垂方向的最低點上。定位準確可靠。找正的簡單性：由圖3可知，4套分別獨立的支撐調節機構高度相等，4個支撐點在一個平面內，只需要調節軸向位置就可定位，方向找正簡單。加工的準確性：由圖2可知，以主軸外圓為基準，可定凸輪的中心孔，準確度高。檢測的可操作性：由圖2可知，軸的中心孔和凸輪的中心孔均布軸的端面上，可用卡尺對偏心距直接進行測量，可操作性好。

圖 2

（2）工藝方法的實施。偏心軸中心孔的加工：兩用裝置的定位裝夾，如圖3所示。首先將兩用裝置放置鏜床或龍門銑床工作臺上，以其底面為水平基準，用百分表按側面找歪正。然后，通過螺栓和壓板將其與機床工作臺聯接固定。

偏心軸的定位，如圖2及圖3所示：將偏心軸放置到兩用裝置上，使其非偏心的主軸與4個滾動軸承相接觸，在偏心力距的作用下，凸輪的最大點自動轉動到鉛垂方向的最低點上；用兩套各自獨立的螺旋V形架和各自獨立的壓具對主軸進行支撐和裝夾。

打凸輪中心孔，如圖2所示：以偏心軸中非偏心的主軸外圓為基準，跑坐標（橫坐標H，縱坐標K＋J）定凸輪中心孔位置。將其中心孔加工到圖樣要求。

做靜平衡機械性能試驗，如圖4所示。首先，將兩用裝置放置到地平臺上。脫開其兩套各自獨立的螺旋V形架和各自獨立的壓具。然后將光軸放置到支撐調節機構的軸承外圈上，轉動光軸到光軸自然停止不動為止，其過程中如果沒有反轉為靜平衡試驗符合要求。如果其過程有反轉為不符合要求，需要配重，重新進行靜平衡試驗工作直到符合要求為止。

3. 結語

該裝置一機兩用，可有效地保證加工零件的質量，降本增效，減少資源浪費，并且已獲得國家專利，其專利號：201420516076.5。

圖 3

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[1] 楊叔子．機械加工工藝師手冊［M］．北京：機械工業出版社，2006．

[2] 方若愚．機械裝配測量技術［M］．北京：機械工業出版社，1996．