一种偏心夹具体的加工工艺设计

孙自龙 闫凤英

(德州德隆(集团)机床有限责任公司，山东 德州 253003)

曲轴是汽车发动机的关键零件之一，在发动机中承担最大负荷和全部功率，承受着强大的方向不断变化的弯矩及扭矩，同时经受着长时间高速运转的磨损。其性能好坏直接影响到汽车发动机的质量和寿命。而加工曲轴连杆颈的数控车床上的偏心夹具体自身精度的好坏直接关系着曲轴的加工精度。所以保证偏心夹具体自身的各项精度至关重要。如图1 所示为一种数控车床上偏心夹具体的图纸。

图1 中，φ50H7 mm 孔为该偏心夹具体的基准孔，右端φ110H6 mm 孔一半圆孔，该孔内放置曲轴连杆颈的定位套。其相对于主轴颈孔(与机床主轴同心)的偏心距离为(43 ±0.01)mm。与φ110H6 mm 孔同轴的还有一φ20H7 mm 孔。该夹具体的左端面为夹具体与机床连接的定位基准面，右端面为工件与夹具体的定位面，两端面相对于φ50H7 mm 该基准孔的垂直度要求均为0.01 mm，φ110H6/137 mm 孔端面相对于φ50H7 mm 基准孔的垂直度要求为0.01 mm。右图中100 mm 尺寸的下端面为放置配重块用。

因为图中φ110H6 mm 孔不是一个完整的圆孔，为便于测量，也为防止镗孔时断续切削造成的受力不均匀而影响工件的位置及尺寸要求。在铸造毛坯时，右端厚38 mm 的φ290 mm 外圆铸成一个整圆(图中虚线所示)。

图1 偏心夹具体

为保证工件的加工精度，防止二次装夹找正造成的尺寸及精度超差，精加工孔时，以100 mm 尺寸的下面作为定位基准，在坐标镗床上通过回转工作台精镗两端的φ50H7 mm 及φ110H6 mm 孔。

图纸中φ110H6 mm 孔不是一个完整的圆孔，如果加工完内孔后再将孔按图纸要求铣开，势必会造成孔的圆度及尺寸发生变化，造成孔中心尺寸的偏离。为此需在工件内孔精镗前，将右端增加的辅助部分在铣床上铣开，然后用螺钉重新固定在一起。做好定位销钉。等工件精镗完内孔后，再将上半部分辅助体拆下，这样最大程度地保证了φ110H6 mm 孔自身的圆度及两孔之间的偏心距43 ±0.01 mm 的尺寸要求。

考虑到曲轴的耐磨要求及便于加工，在保证夹具体强度的基础上夹具体的材质选用球墨铸铁QT500。

为便于夹具体在装配到数控机床上的位置找正，将100 mm 尺寸的下面精加工后作为工件的找正基准面，工件精镗两端的定位孔时，也以100 mm 尺寸的下面作为定位基准面。这样就保证了两基准的统一。

在实际加工过程中，为保证图纸的技术要求。加工工艺及注意要点如下:

(1)首先进行划线粗加工。以φ50H7 mm 孔及φ110H6 mm 孔为基准划线找正，保证右端38 mm 尺寸不少于40 mm，划工件外形及孔的位置线。按线位置找正，在车床上粗车工件大外圆φ365 mm、左端面及φ50H7 mm 孔;调头粗车右端φ290 mm 外圆，齐端面总长留量10mm。在T611 卧式镗床上铣右图中100 mm 尺寸的下面，留加工量3.5～4 mm。镗φ110H6 mm 以及φ137 mm 孔，留量7～7.5 mm。

(2)为减少工件粗加工后的受力变形，防止工件在后续工序的应力变形释放造成尺寸的变化，增加一道热处理工序:高温时效。

(3)二次划线后精车φ365 mm、φ290 mm 外圆，车φ270 mm 孔成。φ50H7 mm 内孔留精镗量。在T611卧式镗床上粗镗φ110H6 mm 孔至φ105H7 mm，镗φ117 mm 沉孔，留量3～3.5 mm。钻12 -φ17.5 mm固定螺栓连接孔，锪φ26 mm 沉孔。铣平100 mm 尺寸的下平面，留量0.5～0.6 mm。

(4)精镗孔前将φ110H6 mm 孔铣开。按图纸尺寸将右端厚38 处的φ110H6 mm 孔上半部分铣开。在合适位置上做螺纹孔，将上下体用GB70 -85 M8 ×40沉头螺钉按右端面对齐后重新紧固在一起。配做2 个内螺纹锥销定位。车平工件右端面，将重新紧固在一起的上下体之间端面车平。为磨平端面做准备。

(5)找正工件后，重新精镗内孔，将椭圆孔镗圆至φ107 mm，φ137 mm 沉孔至φ135 mm。

(6)将工件两端面磨平。作为找正基准。两端面平行度不大于0.006 mm。

(7)精铣定位基准。首先以磨好的工件大端面作为定位基准，在镗床上精铣100 mm 尺寸的下平面，铣平后，要求该平面与工件的左右两端面垂直不大于0.008 mm。精镗工件的两偏心孔。以100 mm 尺寸下平面定位，找正工件平磨端面跳动量不大于0.01 mm，镗φ50H7 mm 孔，锪φ57 mm 孔。钻铰φ20H7 mm 孔。工作台回转180°，镗φ110H6 mm 孔，镗φ137 mm 沉孔，锪φ110 mm/137 mm 面。

(8)拆掉紧固上下体之间的M8 螺栓及锥销。铣其余的尺寸。

该工艺方法投入使用后，产品的质量、交货期、工序能力得到提升，而且结束了对外部协作加工的依赖，为公司节约了大量资金。通过这个实例表明合理地安排工艺路径，在普通精度机床上同样能够完成工件的精密加工。