發動機短軸鉸孔工藝改進與工裝設計

李國慶

摘要：燃氣發動機的減震器和曲軸通過短軸進行連接，為了保證曲軸與減震器的同軸度，必須在短軸和曲軸上進行鉸孔，安裝定位螺栓。工藝改良前通過人工進行手動鉸孔，精度無法保證，通過對鉸孔工藝進行改進，制作鉸孔工裝，實現了半自動鉸孔工作，提高了鉸孔質量，降低了工人的勞動強度，同時保證了機組運行的穩定性。

關鍵詞：鉸孔;發動機短軸;工藝;工裝

0 ?引言

發動機曲軸與減震器之間的連接件稱為短軸，是發動機的重要組成部分。機組運行的穩定性與短軸的連接精度有直接的關系。為保證曲軸和減震器的同軸度要求，在安裝短軸時需保證其定位止口與曲軸的同軸度，需要找正后用定位螺栓相互固定，因此就要求安裝短軸和曲軸時找正后同鉸6處定位螺栓孔。但鉸孔時一般采用手動鉸孔，進給方式為敲擊進給，手動旋轉鉸刀，無法保證鉸孔的圓度和直線度，達不到圖紙要求，而且操作量大，耗時多，經常損壞鉸刀，因此為了減少操作者的勞動強度，制作一種專用工裝對短軸鉸孔工藝進行改良，從而實現高效鉸孔加工，提高鉸孔質量，保證鉸孔的圓度和直線。

1 ?影響鉸孔質量的原因分析

1.1 鉸孔后孔的孔徑過大的原因分析

孔徑過大的主要原因是在鉸孔時，一般先用錐形手用鉸刀放入底孔進行粗鉸，這一過程中用銅棒敲擊鉸刀進行進給，無法保證鉸刀與工件同心，退刀時采用反轉退刀，也會擠傷孔壁，導致孔的圓柱度達不到要求，呈橢圓形。精鉸時直接將鉸刀放入粗鉸的孔中進行鉸孔，導致精鉸后的孔直徑偏大。

1.2 鉸孔后孔的粗糙度差的原因分析

表面粗糙度差的原因是在鉸孔時敲擊進給，進給量過大，易發生卡刀，需要退刀后重新鉸孔，在敲擊時容易使鉸刀的刀刃磨損，如不能及時更換，就會導致孔的表面粗糙度達不到圖紙要求。

2 ?工藝改進與工裝設計

2.1 提出工藝改進方案

為了解決鉸孔質量不高的問題，技術、生產和車間相互配合組建一個研發小組。針對這個問題提出了以下三個方案。

2.1.1 方案一

發動機短軸鉸孔仍采用手動鉸孔方式，選用新型硬質合金鉸刀，由原來的粗鉸、精鉸兩個工步完成，改進到粗鉸、半精鉸、精鉸三個工步完成鉸孔工序。減少每一工步的切削量，提高鉸孔質量。

2.1.2 方案二

發動機短軸鉸孔仍采用手動鉸孔方式，設計一種鉸孔專用鉆套，可以保證鉸刀在進給時的直線度不會產生偏差，提高鉸孔質量。

2.1.3 方案三

發動機短軸鉸孔采用半自動鉸孔方式，設計一套專用鉸孔工裝，替代手動加孔方式，保證孔的圓度與直線度，同時提升孔的表面粗糙度。

方案一、方案二均為手動鉸孔，優點是經濟性較高，容易實現，兩種方案分別是通過增加工步降低每一工步切削量和設計專用鉸刀導套，這兩種方案都只是在一定程度上提高鉸孔質量，手動鉸孔的缺點很明顯，進給時需要銅錘敲擊鉸刀，進給量過大，易損害鉸刀，孔的直線度得不到保證，倒轉退刀會對孔壁造成傷害，從而達不到圖紙粗糙度的要求，同時手動鉸孔效率低，工作量也比較大。方案三為半自動鉸孔，優點是可以高效的實現短軸與曲軸的同鉸孔加工，并能夠提高其加工質量，避免手動鉸刀的頻繁損壞。缺點是工裝結構較復雜，設計生產周期長。為了徹底解決鉸孔問題，選用方案三實施。

2.2 鉸孔工裝設計過程簡述

鉸孔工裝設計初期去現場測量采集數據，短軸兩法蘭間可利用的空間有限，通過對照圖紙，對鉸孔工裝結構進行了初步的設計，主要從動力裝置、進給方式、定位方式、鉸刀的連接方式等幾個方面著手。

①動力裝置的選用考慮到空間有限，傳統的電動馬達體積過大不符合要求，同時鉸孔時要求低轉速和高輸出扭矩，最終選定了一種微型氣動馬達作為動力輸出。

②導向與進給方式選用了兩個導柱導向，滾珠絲杠手動進給。滾珠絲杠可以充分發揮它剛性強、傳動效率高、靈敏度高的特點。在滾珠絲杠的一端安裝手輪，用手旋轉手輪帶動滾珠絲杠前進，更加輕松和穩定。采用導柱導套相互配合的方式進行導向，將導柱大頭端和導套分別過盈配合液氮冷裝入固定板和導向板中，在使用中兩根導柱和一根滾珠絲杠共同配合實現鉸刀的水平方向的前進和后退，保證了鉸孔時的直線度。

③定位方式選用可調節的V形鐵進行定位，鉸孔工裝需要固定在發動機短軸上，唯一可以進行定位的地方是短軸的軸頸，對軸類零件定位一般采用V形塊進行定位，考慮到鉸孔工裝要適配不同的機組，不同機組的短軸軸徑不同，為做到不同機組之間的通用型將鉸孔工裝的結構設計成四塊可以移動的三角形鐵，兩兩組合成兩對可調節V形塊，分別用螺栓固定在鉸孔工裝的前端和后段。在使用時只需要將螺栓松開，通過打表調整到合適位置再將螺栓擰緊即可，換機組實用時需重新調整V形塊的位置。

④固定方式采用螺栓緊固，鉸孔工裝與短軸的固定通過在固定版U形孔和短軸螺栓孔之間穿入螺栓進行固定;氣動馬達的固定是將氣動馬達放入移動板預留的孔中，在斜下方擰入兩個螺栓，靠擠壓力將氣動馬達固定到移動板上。

⑤鉸刀與輸出軸的連接是通過設計專用的套筒進行剛性連接，將機用鉸刀的連接軸與氣動馬達的輸出軸分別打定位孔，套入套筒后后用圓錐銷進行固定，當機用鉸刀磨損嚴重時只需將圓柱銷取出即可進行更換鉸刀。

⑥半自動氣動鉸刀使用方法：

使用時將氣動鉸刀工裝放到短軸上，將固定板和短軸用螺栓固定，打表調節V形塊后固定，氣動馬達通壓縮空氣，手動旋轉手輪，即可開始鉸孔。

2.3 現場安裝調試

短軸鉸孔工裝零部件到齊后在現場按照圖紙技術要求進行裝配調試，在上機鉸孔時發現短軸與減震器相連接的孔位與固定板的三個U形孔容易產生錯孔的現象，經過現場測量對固定板上三個U形孔進行改進，用銑床將三個U形孔連接成一個，這樣就解決了孔位對不準的問題。

后期在使用時又發現氣動馬達固定不牢固，在鉸孔時阻力過大導致氣動發達發生轉動，針對這一問題，制作了馬達防轉套，一段固定在氣動馬達尾部另一端用螺栓固定到移動塊上，解決了氣動馬達在鉸孔時轉動的問題。

3 ?總結

通過對鉸孔過程中發現的問題的進行分析，找到影響鉸孔質量的原因，針對其進行工藝改進，然后制定初步改進方案，并查閱相關資料，成立設計小組設計新型工裝，聯系生產廠家制作，進行現場安裝調試，根據現場反饋對圖紙進行修改，對短軸鉸孔工裝進行改良，再進行現場測試，最終使鉸的孔能滿足圖紙要求。

4 ?發展方向

在日常生產過程中，很多工序依賴著工人們的實踐經驗，生產裝配的過程中難免會出現偏差，會遇到一些孔位偏差，定位不準確，裝配過程中發生干涉，很多諸如此類的問題，這時候我們就需要考慮如何去解決這些問題，能否通過采用新工藝，選用新材料，制作新工裝，使一些工序由人工完成轉變為機器與人工相互配合完成，甚至是完全替代人工去生產。能否對老舊的生產工藝進行改進，多參觀多學習新的制造工藝，將先進技術融合到其中，根據企業情況制定出最適合自己生產的工藝來，這才是一個企業發展的必然趨勢。

參考文獻：

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