V形槽在缸体加工中的应用

郑州弘宇机械制造有限公司 （河南 450001） 陈明晖 黄浩浩

柴油机缸体体重相对于汽油机要大，重量一般在100kg以上。侧面加工在卧加上完成相对容易，尺寸精度也易保证。缺点是加工成本过高，工时费用150元/h以上。

本文介绍的这款夹具，适合在摇臂钻和立加上使用。不仅能满足缸体两侧面加工形位公差需要，还能加工与曲轴垂直的各种斜孔。

下面是我厂为某铸造厂代加工的一款柴油发动机缸体，两侧面上高低凸台分别有四个和五个高度，且面积都不大，侧面还有许多螺纹孔、油孔；瓦盖圆弧面上还有七个斜油孔与缸筒轴线平面成15°夹角；在侧面还有一个油尺孔，与缸筒轴线平面成30°夹角；缸体重量150kg，没有卧加情况下，要完成四个工位工序一般需要四个夹具，装卸四次辅助时间会很长。使用传统的旋转夹具，靠底面一面两销定位，体大笨重，零件多成本高，制造周期长，又没有更好的夹具设计方案。

任何一款缸体，缸筒轴线和曲轴轴线都在一个平面上，而且左右侧面与该平面又是平行的。利用缸体这一特征设计一款夹具，既要保证侧面水平要求，又要保证缸体在夹具上的定位精度。

图1

在立加上使用的该种夹具体积较小（见图1），主要部件由V形槽支撑、缸筒延伸、曲轴延伸三部分组成，使用方法如下：首先将V形槽支撑固定在立加上；然后把曲轴延伸装在瓦盖结合面上，拧好两端四个螺丝；接着将缸筒延伸插入缸筒；吊起组合体，放在V形支撑上，上好压板螺丝。三个动作就将缸体的侧面置于水平状态。缸筒延伸轴心作为X向原点，曲轴延伸作为Y向原点，从“定位平面”抬高到侧面最高凸台作为Z向零点。加工完一侧面后，吊起组合体，翻面，再次将组合体放在V形槽支撑上，上好压板螺丝，加工另一侧面。

1.工作原理

装入缸筒延伸和曲轴延伸好比将缸体的这两根轴线延伸出来，利用V形槽定心原理，就将这两根轴线架在了水平面上。两根轴线确立的平面跟左右侧面是平行的，这样就保证了缸体在夹具上侧面水平的定位要求。拧紧缸筒延伸压板螺丝，缸体在立加上X向限位完成；拧紧曲轴延伸压板螺丝，Y向Z向限位完成。

2.夹具结构及设计

在摇臂钻上使用的夹具需要完成四个工位的动作（见图2），V形槽支撑体积相对要大一些。能够实现缸体在V形支撑上翻转180°及翻转过程中15°～60°定位。下面以摇臂钻上使用的夹具为例介绍各部件设计方法和注意事项。

V形槽支撑：它是整个夹具体的核心部件，由四块带V形槽钢板组成，两两相对的板设计成相同的，因对缸体起支撑作用，板厚不要小于25mm；它又起定位作用，相同两板在粗加工六个平面后，两两上下左右对齐点焊后再精加工，这样能保证零件V形槽尺寸一致性，V形槽加工后一定要用相切方法检查槽尺寸是否符合图样要求。如果误差较大，要及时通过修改与之配合的缸筒延伸直径，确保缸筒轴线平面水平。

图2

曲轴延伸：它在缸体装卸翻转过程与V形面线接触，并相对转动，为了防止V形面磨损失去精度，我们在曲轴延伸两端装入外径72mm径向球轴承。为了同时加工瓦盖圆弧面上7个斜油孔，我们在中间联接板上钻好7斜孔，装入钻套（见图3）。

图3

缸筒延伸：缸筒定位一端与缸筒相联，配合间隙0.05～0.1mm，便于装卸；与V形面接触一端直径要与其他缸体的缸筒延伸设计保持一致，以便多种缸体可以共用V形支撑；为了减轻重量，用料选择无缝管，加工后要保证10mm壁厚，防止定位时锁紧压板螺丝将延伸体压扁，失去定位精度。

钻模板：左右侧面钻模板相对普通钻模板多了三个大脚，钻模板就是靠着三只大脚定位的；三只大脚就是三块V形铁，它们的V形槽尺寸跟缸体下面V形槽支撑尺寸是一样的，定位方式也一样。

角度定位（见图4）：为了加工与曲轴垂直的各种斜孔，以曲轴为轴心旋转缸体，在凸轮轴轴孔与V形支撑板内插入角度插销来实现角度定位。

3.结语

图4

通过测试，使用钻模板钻侧面孔水平方向位置精度可控制在0.2mm，高度方向位置精度可控制在0.35mm以内，能够满足侧面螺纹孔位置度φ0.5mm要求；斜孔角度偏差要求30°±1°，用凸轮轴曲轴孔定角度，角度误差可以控制在29.2°～30.5°，也满足图样要求。

综合评价：通过该品种缸体500台批量生产检验，该缸体侧面孔加工没有出现批量性质量事故，因为它结构简单，投入小。在产能不能满足需要情况下，一周内通过复制该夹具，将产能扩大了一倍，产量由3台/班，扩大到6台/班。如果选择传统旋转夹具，制作零件的周期就要一个月，费用也是新型夹具的4倍。

最初该夹具因为体积较大，仅在摇臂钻上应用，钻两侧面孔及与缸体曲轴垂直的孔。这两年随着人工成本的提高，熟练钳工匮乏，希望增加数控机床在加工中比重。根据立加工作台尺寸及X、Y、Z向行程，通过CAD反复模拟，最终设计出迷你版旋转夹具（见图1）。一个夹具可以供两种缸体4个侧面使用。目前两侧面孔单台立加日产量可以达到12个缸体。摇臂钻床工作由以钻两侧面孔为主向钻缸体曲轴垂直的孔为主转移，单台产量由3台/班提高到10台/班。因减少了钻床加工内容，产品一次合格率也大幅度提高。