一种单缸柴油机曲轴车削用工装改进方案
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作者:胡锦泉
摘 要：本单缸柴油机曲轴车削用改进工装，它包括弹簧顶尖、回转顶尖、连接盘、定位套筒以及拨杆。所述弹簧顶尖和所述回转顶尖分别夹持在所述单缸柴油机曲轴近端和远端的端面，所述单缸柴油机曲轴的近端套设有所述定位套筒，所述定位套筒的近端卡设在所述连接盘上，所述拨杆设置在所述连接盘上且越过所述定位套筒并延伸至所述单缸柴油机曲。当所述连接盘旋转时，所述拨杆拨动所述单缸柴油机曲轴旋转 ，所述连接盘上还设置有凹槽 。所述凹槽的几何中心和所述单缸柴油机曲轴的重心，相对于所述单缸柴油机曲轴车削用工装的旋转轴，基本处于同一轴向角度位置。凹槽的设置减少了单缸柴油机曲轴的偏心对振动的影响，提高了车削加工时整个装夹系统的动平衡。
关键词：单缸柴油机曲轴 车削 圆跳动 动平衡
中图分类号：TK423 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）01（a）-0073-02
1 单缸柴油机曲轴车削过程分析
目前单缸柴油机曲轴的粗精车外圆主要采用的是：两顶尖装夹曲轴，同时拨杆拨动曲轴旋转的方式进行加工。即机床主轴端采用固定顶尖、尾座端采用回转顶尖顶紧，通过主轴端拨杆拨动曲轴旋转。
1.1 车削过程中存在的问题
两顶尖装夹曲轴，拨杆拨动工件旋转的方式进行车加工，在曲轴车削过程中容易使轴颈圆跳动难以控制，通常轴颈圆跳动在0.20～0.35mm之间波动。经常因为曲轴精车后轴颈圆跳动较大，导致后道磨削工序带来加工困难，甚至工件报废。
1.2 问题浅析
由于曲轴本身存在不平衡力矩，导致整个装夹系统中动平衡较差， 而且曲轴连杆颈偏心距越大，机床振动越明显。不但无法保证加工精度，而且长期加工容易使车床失去加工精度。为避免加工过程中不平衡力矩对机床及装夹系统精度的影响，必须设计一套工装来克服不平衡力矩，使装夹系统实现动平衡，保证稳定生产。
2 曲轴车削工装改进方案
本改进型车削工装是为了克服现有技术的不足而提供一种新型工装技术方案。
2.1 曲轴车削工装基本结构
改进后车削工装主要包括弹簧顶尖、回转顶尖、连接盘、定位套筒 以及拨杆。所述弹簧顶尖和所述回转顶尖分别夹持在所述單缸柴油机曲轴近端和远端的端面，所述单缸柴油机曲轴的近端套设有所述定位套筒，所述定位套筒的近端卡设在所述连接盘上 ，所述拨杆设置在所述连接盘上且越过所述定位套筒并延伸至所述单缸柴油机曲轴，当所述连接盘旋转时，所述拨杆拨动所述单缸柴油机曲轴旋转。所述连接盘上还设置有凹槽，所述凹槽的几何中心和所述单缸柴油机曲轴的重心相对于所述单缸柴油机曲轴车削用工装的旋转轴基本处于同一轴向角度位。
所述凹槽同时自所述连接盘近端和远端的端面向里延伸。所述凹槽呈腰形，大致围绕所述连接盘的中心延伸。所述定位套筒和所述连接盘之间为锥度配合连接。所述弹簧顶尖设置在弹簧顶尖座中，所述弹簧顶尖座和所述连接盘之间 为锥度配合连接。所述定位套筒的端面与所述单缸柴油机曲轴的主轴颈台阶端面之间相互抵紧。
2.2 改进后的车削工装优点分析
上述新型技术方案的运用，与现有技术相比具有下列优点：由于在连接盘上设置有凹槽，所述凹槽的几何中心和所述单缸柴油机曲轴的重心相对于所述工装的旋转轴基本处于同一轴向角度位，在单缸柴油机曲轴车削用工装连同单缸柴油机曲轴组成的装夹系统旋转时，凹槽的设置减少了单缸柴油机曲轴的偏心对振动的影响，提高了车削加工时整个装夹系统的平衡，减小了单缸柴油机曲轴的不平衡力矩导致的机床异常振动，提高了加工质量。
2.3 改进后的车削工装结构图
如图1所示，本实用新型一种单缸柴油机曲轴车削用工装优选实施例的立体示意图（未显示回转顶尖）;如图2是如图1所示实施例的中心剖面图;如图3是如图4所示实施例中连接盘的中心剖面图;如图4是如图1所示实施例中连接盘的侧视图（含部分透视）。
3 结语
本单缸柴油机曲轴车削工装改进方案比较系统的解决了单缸柴油机曲轴在车削加工过程中存在的技术问题。
改进后的方案考虑了曲轴车削时的定位面和受力点以及配重。即采用弹簧顶尖和定位套筒相配合，使曲轴在车削时用主轴颈大端面进行定位，提高了装夹系统的刚性。同时在连接盘上开有凹槽使曲轴车削时保持动平衡。凹槽具体尺寸可通过三维软件模拟其动平衡来确定。目前本方案在生产中得到很好的应用，不仅提高了加工效率，而且提高了产品质量。
参考文献
[1] 朱耀祥，浦林祥.现代机床夹具设计手册[M].北京：机械工业出版社，2011.
[2] 王先逵.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，2013.
[3] 融亦鸣，张发平，卢继平.现代计算机辅助夹具设计[M].北京：北京理工大学出版社，2010.
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