摩托车曲轴箱孔系钻铰多面加工专用机床设计.pdf

2 0 1 4年 1月 第 4 2卷 第 2期 机床与液压 MACHI NE T OOL HYDRAUL I CS J a n ． 2 0 1 4 Vo 1 ． 4 2 No ． 2 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 4 ． 0 2 ． 0 0 5 摩托车曲轴箱孔系钻铰多面加工专用机床设计 罗静 ，赵 勇，龚文均 ，詹捷 重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验 室， 重庆 4 0 0 0 5 4 摘要摩托车曲轴箱油道孔的加工是曲轴箱的重要加工工序。分析某曲轴箱的结构特点及加工工艺 ，针对曲轴箱油道 孔的钻、铰加工 ，设计出简单易用的钻、铰多面加工专用机床，重点对机床的总体方案、进给驱动机构、主轴箱、夹具和 机床床身等进行介绍。该机床的研制解决了孔的多面同时加工的精度问题，提高了加工效率和降低了生产成本。 关键词 曲轴箱 ；钻 、铰多面加工；专用机床 中图分类号T G 7 5 文献标识码B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 42 0 1 43 Sp e c i a l M a c h i n e De s i g n f o r Po l y h e d r a l Pr o c e s s i ng o f Ho l e Sy s t e m Dr i l l i ng a nd Re a mi ng o f M o t o r c y c l e Cr a nk c a s e L U 0 J i n g ， Z H A O Y o n g ，G O N G We n j u n ， Z HA N J i e K e y L a b o r a t o r y o f A d v a n c e d Ma n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y f o r A u t o m o b i l e P a n s ， Mi n i s t ry o f E d u c a t i o n ， C h o n g q i n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o gy ，C h o n g q i n g 4 0 0 0 5 4 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e p r o c e s s i n g o f t h e o ． 1 p a t h i s a n i mp o r t a n t p r o c e d u r e o f mo t o r c y c l e c r a n k c a s e ．T h e s t r u c t u r al f e a t u r e s a n d p r o c e s s i n g t e c h n o l o g y o f s o me c r a n k c a s e w e r e a n a l y z e d ．A s i mp l e a n d e a s y t o u s e s p e c i al ma c h i n e wa s d e s i g n e d f o r p o l y h e d r a l p r o c e s s i n g o f d r i l l i n g a n d r e a mi n g ．T h e g e n e r a l s c h e me ，f e e d d r i v e me c h a n i s m ，s p i n d l e b o x， f i x t u r e a n d l a t h e b e d o f t h e ma c h i n e t o o l we r e f o c u s e d o n ．T h e d e v e l o p me n t o f t h e t o o l s o l v e s t h e a c c u r a c y p r o b l e m o f s i mu l t a n e o u s p r o c e s s i n g o f mu h i a s p e c t ，i mp r o v e s ma c h i n i n g e ffic i e n c y a n d r e d u c e s p r o d u c t i o n c o s t ． Ke y wo r d s Cr a n k c a s e s ；P r o c e s s i n g o f d r i l l i n g a n d r e a mi n g；S p e c i a l ma c h i n e 我国摩托车工业发展迅速，发动机是摩托车的心 脏，而曲轴箱是发动机的核心零件 ，曲轴箱的结构复 杂，加工批量大，其加工质量的好坏直接影响发动机 性能及整车质量- ． 。若采用普通加工方法 ，既难保证 质量，又不经济，为此设计了一台工艺、结构、布局 及性能都针对某曲轴箱的专用机床，该专用机床既能 保证零件的加工精度，且操作方便，运行效果良好。 1 曲轴箱工艺性分析 以某摩托车右曲轴箱为例 ，其工艺分析图如图 1 所示，加工孔系由曲轴箱周边 3个油道孔及 1 个小孔 组成，4个孔皆是阶梯孔 ，孔的位置在工件 4个不同 的加工面上，给加工增加了一定的难度。根据曲轴箱 的结构 特点 ，采用 的加 工 工艺 为 多孔 同时钻 、铰加 工 ，加工工艺具体 为先钻孔加工 到油孑 L 贯通 ，然后用 铰刀精加工油道堵孔 ，孔的加工精度 由刀具来保证， 实现一次装夹完成钻、铰加工 。 一 次装夹完成四孔的钻 、铰加工 ，并保证工件的 精度和要求 ，是该专用机床的设计目标。为了完成设 计 目标，机床的各个部件必须相互协调完成较为复杂 的动作。如何解决多孔的钻、铰加工则是该专用机床 要解决的问题 j 。为了解决同时加工多孔的问题 ，设 计了4个双轴多轴箱 ，1套可移动的专用夹具 ，利用 数控滑台的进给对工件进行 自动化钻、铰加工。这种 专用机床生产率高，适用于大批量生产中对中小型零 件 的加工 。 剖 视 图放 大2 倍 B B 图 1 曲轴箱工艺分析图 收稿 日期 2 0 1 21 2 0 3 基金项目重庆市巴南区科委与重庆理工大学合作的科技专项资助项 目 2 O 1 2 Q1 1 1 作者简介罗静 1 9 7 4 一 ，女，副教授 ，研究方向为集成制造技术及装备。E ma i l l u o j i n g c q u t ． e d u ． e n 。 l 6 机床与液压 第4 2卷 3 ． 3 夹具 根据工件的结构特点及工件已加工的表面和孔 ， 夹具定位方式采用一面两销。夹具结构如图5所示 ， 它主要由夹具体、滑动立柱 多个组件构成 、夹具 底板、气缸、钻模组件、支撑杆件、定位夹紧装置等 组成。夹具和工件安装在工作台上 ，按预定的工作循 环 ，作 间歇 的上 下移动 ，依次 在不同工位上对工件进 行 不同的加工 。 l 一 夹 具体2 一 钻 梗组 件卜支 撑垫4 一压 板5 一 括动 支撑 杆 固定支撑杆7 一浮动定位销s _浮动定位套 压缩弹簧 l O 一夹具底板l 1 一夹紧气缸1 2 一气缸加长杆1 3 一举升气缸 1 4 一 浮动 定位 销 套l 5 一 六角 螺母l 6 一 锥 面 、球面 垫 圈l 7 一 紧定 螺钉 1 8 一 限位 垫 圈1 一 挡销 套2 O 一浮 动 定位 轴2 l 一 定位 套 2 2 一 定位 销 图 5 机床夹具结构图 夹具的工作原理按预定的工作循环，工件随着 夹具在钻 、铰工位上移 动 ，通过 工位之 间的转 换 ，实 现钻、铰双工位的加工。夹具的具体操作如下 工件 按既定定位方式安装后 ，气缸 1 1 带动活动支撑杆向下 移动，压板向下压紧工件，进行钻削加工；钻削加工 完成后 ，退出刀具，气缸 1 3 带动夹具与工件向上移动 6 0 c m，在下个工位 固定 ，然后对工件 进行铰 削加工 ； 加工结束后，气缸带动活动支撑杆向上，压板向上旋 转松开工件，然后进入下一个工作循环。 3 ． 4 底座与床 身 根据机床的配置形式 ，机床底座采用中间底座形 式，底座与床身连接，上面安装数控滑台，主轴箱与 数控滑台产生的力作用在底座上。为了降低床身的受 力变形及保证机 床 的整体刚度 ，底座采 用整体铸 造 。 床身是专用机床的基础件，也是专业机床制造的 关键零件 ，机床上很多零件、部件都安装在床身上 ， 因而有关部件的相对位置及相对位置相对运动精度都 要由床身来保证。为了保证机床的精度并长期保持机 床的原有精度，要求床身具有足够的刚性、耐磨性及 抗震性。该机床床身由钢结构形式焊接而成 ，床身采 用钢板与槽钢焊接，整体稳定。其结构造型简单 、质 量轻 、生产周期短 ，能满足需要及达到工艺要求。 4结束语 该机床是结合曲轴箱的特点进行设计的，介绍了 该专用机床的主要部件机构，在分析被加工工件的基 础上确定了该机床的总体布局、工作原理及夹具的结 构。企业投产使用证明该专业机床不仅效率高 ，而 且加工出的零件各项精度均能达到要求。该专用机床 为以后此类专用机床的设计提供了相关经验。 参考文献 【 1 】陈庆全． 浅谈 C G 1 2 5发动机曲轴箱的加工 [ J ] ． 摩托车 技术， 2 0 0 2 4 1 61 7 ． 【 2 】 左支柳． 摩托车右曲轴箱油道堵头压人工艺改进[ J ] ． 现代制造工程， 2 0 0 4 2 1 2 11 2 2 ． 【 3 】梁瑞峰， 李宁艳． 缸筒类零件专用数控车床的设计 [ J ] ． 制造技术及机床， 2 0 1 1 1 2 1 2 71 3 0 ． 【 4 】 专用机床设计与制造 编写组． 专用机床设计与制造 [ M] ． 哈尔滨 黑龙江人民出版社， 1 9 7 9 ． 【 5 】李铁尧． 金属切削机床 [ M] ． 北京 机械工业 出版社， 1 99 0． 【 6 】李金莹， 陈辉． 高速高精度连杆精镗机床的设计 [ J ] ． 组 合机床与 自动化加工技术 ， 2 0 1 1 6 8 7 9 0 ． 【 7 】王启平． 机床夹具设计[ M] ． 哈尔滨 哈尔滨工业大学出 版社 ， 2 0 0 5 ． 【 8 】冯金云． 气缸座三面四工位精镗孔、 铣端面组合机床设计 [ J ] ． 组合机床与自动化加工技术， 2 0 1 1 1 0 8 1 8 3 ．