曲轴专用机床自动上料机构

滨州海得曲轴有限责任公司 （山东 256606） 李海国

1. 手动上料机构存在的问题

曲轴是发动机中的核心零件，由于其结构复杂，加工时需要大量的曲轴专用机床，比如曲轴砂带抛光机，曲轴圆角滚压机床和曲轴专用数控磨床等。曲轴专用机床加工曲轴产品时，因曲轴连杆轴颈属于偏心拐颈，在工件上料时需要将曲轴轴向和圆周方向都置于正确的位置，自动上料很难定位，所以多数采用手动上料的方式定位工件。如图1所示的是某款曲轴砂带抛光机三维结构简图，该机床采用的是手动上料方式，首先将工件曲轴用吊车吊到曲轴待加工位置，手动安装曲轴使其轴向位置和圆周方向位置确定后，然后机床顶尖顶紧曲轴，开动机床加工。由于采用了手动上料方式，该机床无法实现自动化。

在新上曲轴生产线和老线改造时，普遍考虑采用机械手自动上下料，以实现全线或部分生产单元无人化操作。部分曲轴专用机床因无法适应现状，急待改造。针对曲轴专用机床和曲轴工件的结构特点，设计了曲轴专用机床自动上料机构，应用于部分曲轴专用机床。

图1 曲轴砂带抛光机三维结构简图

图2 曲轴专用机床自动上料机构简图

2. 曲轴专用机床自动上料机构

（1）自动上料机构结构，如图2所示。

如图3所示，薄夹板8与厚夹板9通过隔块1固定位一体，气缸13通过气缸底座12安装在厚薄2个夹板上，直线导轨2用螺钉固定在隔块上。支撑块3固定在直线导轨的滑块上，一侧与气缸活塞杆联接。固定块7用螺钉固定在厚薄两个夹板上，活动块6通过轴承4和轴承心轴5安装在厚薄夹板上。在图3所示位置，活动块为全约束状态，在支撑块退回时，活动块仅可绕轴承心轴转动。

图3 左托架结构简图

结合图2、图3，右托架与左托架除对称安装外，仅有固定块和活动块的高度不同。左托架上的固定块和活动块组成V形支撑，用于支撑曲轴连杆轴颈，V形支撑的宽度与连杆轴颈的档宽配合，起轴向定位作用。右托架上的固定块和活动块组成V形支撑，用于支撑曲轴主轴颈。将曲轴小头端主轴颈和大盘端连杆颈放置到托架机构的2个V形支撑上，由于主轴颈和连杆颈不在同一轴线上，所以曲轴公共平面就会自动处于与床身底面垂直位置，即可实现曲轴圆周方向的自动定位。

（2）自动上料机构工作原理。机床起动自动程序后，机械手将曲轴小头端主轴颈和大盘端连杆颈放置到托架机构的2个V形支撑上（此时气缸活塞杆处于全伸出状态，与之相联的支撑块使得活动块处于垂直定位状态），曲轴连杆颈便自动处于上端位置，轴颈靠近接近开关，接近开关发送信号，液压缸向前推进，将曲轴的主轴公共轴线送至床头箱和尾座的主轴轴线上。床头箱夹紧、尾座顶紧工件曲轴后，气缸活塞杆后退，带动支撑块后退，此时活动块在重力作用下自动下落，然后液压缸后退，将整个工作台退回；工件加工完毕后，液压缸向前推进，带动整个工作台前进至工件曲轴位置，气缸活塞杆前进，带动支撑块通过直线导轨向前推进。在推力的作用下，使得活动块从下端（图3中的双点划线部分）绕轴承心轴向上旋转至垂直定位状态，从而支撑曲轴轴颈。此时曲轴的夹紧松开，然后液压缸后退，将整个工作台退回，机械手将曲轴提走，完成一个工作循环。