一種柴油機曲軸連杆軸頸車削用支承夾具的製作方法
2023-07-07 18:36:26 1
專利名稱：一種柴油機曲軸連杆軸頸車削用支承夾具的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於柴油機曲軸加工技術領域。具體涉及一種柴油機曲軸連杆軸頸車 削用支承夾具及其支承方法。
現有技術 曲軸是柴油機的核心部件，也是柴油機零件加工中難度較大的零件之一。去除曲 軸鍛坯連杆軸頸較大的餘量更是曲軸加工能否繼續下去的關鍵環節。現有技術中，國內外常用的曲軸連杆軸頸的加工方法主要有以下兩種第一是採 用旋風車床加工方式；第二是採用較為先進的車銑合一的複合工具機加工方式。使用上述兩 種工具機能保證曲軸能順利的加工，並具有較好的加工質量，但是由於需要額外增加加工設 備，其設備的投入較大，製作成本高，不便於企業尤其是中小型曲軸加工企業的推廣應用。通常，為了節約設備成本的目的，目前，也有將曲軸直接安裝在普通車床上對連杆 軸頸進行車削加工，但是對於現有的大馬力中速柴油機曲軸，尤其對於奇數缸，以缸數9缸 為例，其長度為6. 5m，偏心距240mm，偏心旋轉直徑1272m，重量約8噸，重量較重，如果將其 兩端直接安裝在車床上，中間部分無任何支承時，整個曲軸在車削加工過程中振動較大，系 統剛性差，車削無法進行。
實用新型內容為了克服上述現有技術的不足，本實用新型提供了一種柴油機曲軸連杆軸頸車削 用支承夾具，該支承夾具能直接應用於普通車床上，支承可靠、定中簡易，安裝方便，預防曲 軸在車削加工過程中的振動，保證曲軸較好的加工質量。為達到上述目的，本實用新型是按以下技術方案來實現的本實用新型所述的柴油機曲軸連杆軸頸車削用支承夾具，包括固定在車床導軌上 與連杆軸頸同心的外支承圈組件，還包括用於支承並夾緊主軸頸的內偏心圈組件，所述內 偏心圈組件的內圓心與主軸頸軸心同心，且其外圓面與外支承圈組件同心，所述外支承圈 組件上均勻固定有若干與內偏心圈組件的外圓面接觸用於支撐內偏心圈組件的彈性支撐
直ο作為上述技術的進一步改進，所述外支承圈組件的垂直中心線位置設置有對內偏 心圈組件進行對中的對中裝置。在本實用新型中，所述外支承圈組件包括固定在車床導軌上的下支承半圈，以及 與下支承半圈組合形成一圓形圈體的上支承半圈，該上支承半圈與下支承半圈接合面處固 定連接。在本實用新型中，所述內偏心圈組件包括上偏心半圈、下偏心半圈，所述上偏心半 圈套設在主軸頸上，所述上偏心半圈與主軸頸之間還設置有定位墊圈；所述下偏心半圈內 還設置有一夾緊塊，該夾緊塊與上偏心半圈一起夾緊在主軸頸上。作為上述技術的更進一步改進，所述夾緊塊為一 V型夾緊塊，所述下偏心半圈的底部對應設置有用於置放V型夾緊塊底部的方形凹槽。在本實用新型中，為了使外支承圈組件給內偏心圈組件提供均勻的，對稱的彈性剛性支撐力，所述固定在外支承圈組件上的彈性支撐裝置為四個，其以外支承圈組件的圓 心為中心均勻分布，即其與外支承圈組件的垂直中心線成45°夾角。具體來說，所述彈性支撐裝置包括外套筒，所述外套筒內部空腔內沿其中軸線設 置有螺杆，螺杆的末端套設凸形內套筒，該凸形內套筒的凸形端部設置有一與之配合的凹 形套筒，所述凸形內套筒與凹形套筒的結合面處還設置有一碟形彈簧，且所述凹形套筒的 外端面還安裝有一軸承，該軸承與內偏心圈組件接觸。在本實用新型中，所述彈性支撐裝置的外套筒一部分穿過上支承半圈或下支承半 圈，另一部分焊接在上支承半圈或下支承半圈的外圓面。具體來說，所述對中裝置為固定在上支承半圈內壁面頂部向下延伸的上對中棒， 和固定在下支承半圈內壁面底部向上延伸的下對中棒，通過上對中棒和下對中棒與內偏心 圈組件外圓偏心方向上預設的準確的十字對中線的對中，使得外支承圈組件、內偏心圈與 曲軸主軸頸軸心三點一線，使其與車床旋轉中心趨向重合，增強整個切削加工過程的系統 剛性。為了克服上述現有技術的不足，本實用新型的第二個技術目的是提供了一種柴油 機曲軸連杆軸頸車削用支承夾具的支承方法。本實用新型所述的柴油機曲軸連杆軸頸車削用支承夾具的支承方法，其具體步驟 是(1)用吊車將曲軸安裝在工具機頭尾端附加的分度偏心夾具上定位夾緊，使曲軸待 車削的連杆軸頸位於工具機旋轉中心，曲軸主軸頸位於工具機上死點；(2)用吊車將下支承半圈放入要求支撐的相應曲軸主軸頸位置下端，並與工具機導 軌定位緊固；(3)用吊車將下偏心半圈放入下支承半圈中兩彈性支撐裝置上定位夾持；(4)用吊車將V型夾緊塊經下偏心半圈方形凹槽引導繞曲軸主軸頸軸線旋入至接 合面處於向上水平位置後夾持；(5)用吊車將上偏心半圈放入曲軸主軸頸上端，與下偏心半圈定位緊固後整體吊 掛在曲軸主軸頸上，並與V型夾緊塊對應連接；(6)用上對中棒和下對中棒分別對正內偏心圈組件外圓上垂直方向中心線後將V 型夾緊塊緊固；(7)在工具機動力帶動下曲軸正常旋轉，內偏心圈部件外圓相對外支承圈組件同心、 同步旋轉；(8)外支承圈組件上四個彈性支撐裝置通過旋轉螺杆分別有序地軸向移動，頂向 內偏心圈組件的外圓，軸承接觸內偏心圈組件外圓後繼續適當預緊，保證足夠支撐力為止， 以完成整個支承夾具的安裝過程。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是(1)本實用新型由於通過支承夾具將曲軸直接安裝在普通車床上進行曲軸連杆軸 頸的車削加工，無需專門的旋風車床或車-銑複合車床，減少了曲軸加工企業的設備投入 成本，使用更為方便可靠，適用範圍廣；[0028](2)本實用新型支承夾具在使用時，曲軸主軸頸軸線獲得偏心夾持後，內偏心圈組 件以曲軸主軸頸軸線為定位基準，內偏心圈組件外圓偏心值等同於曲軸連杆軸頸偏心距， 並與工具機旋轉中心趨向重合，依靠具有剛性特性的彈性支撐裝置的支撐，構成支承可靠、定 中簡易、安裝方便的支承夾具，其整體定位碼夾在工具機導軌上，實現與工具機旋轉中心趨向重 合的支承方法，以增強整個工藝切削系統剛性，有效地避免了曲軸在連杆軸頸的切屑加工 過程振動現象，確保曲軸連杆軸頸有較高的表面加工質量。(3)本實用新型支承夾具可用於加工任何缸數的柴油機曲軸連杆軸頸，尤其對於車削大馬力中速柴油機奇數缸的曲軸連杆軸頸效果更為明顯。
圖1是本實用新型所述的柴油機曲軸連杆軸頸車削用支承夾具結構示意圖。圖2是本實用新型中彈性支撐裝置的剖視圖。圖3是本實用新型中內偏心圈組件結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳述如圖1所示，本實用新型所述的柴油機曲軸連杆軸頸車削用支承夾具，包括固定 在車床導軌上與連杆軸頸20同心的外支承圈組件1，還包括用於支承並夾緊主軸頸10的內 偏心圈組件2，內偏心圈組件2的內圓心與曲軸的主軸頸10軸心同心，且其外圓面與外支承 圈組件1同心，外支承圈組件1上均勻固定有若干與內偏心圈組件2的外圓面接觸用於支 撐內偏心圈組件的彈性支撐裝置3，通過該彈性支撐裝置3將內偏心圈組件2支承在外支承 圈組件1上，從而較好地對主軸頸10固定，對連杆軸頸20進行車削加工。在本實用新型中，外支承圈組件1包括固定在車床導軌上的下支承半圈12，以及 與下支承半圈12組合形成一圓形圈體的上支承半圈11，該上支承半圈11與下支承半圈12 接合面處通過圓柱銷4固定連接。如圖1、圖3所示，所述內偏心圈組件2包括上偏心半圈21、下偏心半圈22，所述 上偏心半圈21套設在主軸頸上10，上偏心半圈21與主軸頸10之間還設置有定位墊圈5 ； 下偏心半圈22內還設置有一夾緊塊6，該夾緊塊6與上偏心半圈21 —起夾緊在主軸頸10 上。所述夾緊塊6為一 V型夾緊塊，下偏心半圈22的底部對應設置有用於置放V型夾緊塊 底部的方形凹槽221。此外，為了提高外支承圈組件1與內偏心圈組件2在垂直方向定位對中，所述外支 承圈組件1的垂直中心線位置設置有對內偏心圈組件2進行對中的對中裝置，該對中裝置 具體為固定在上支承半圈11內壁面頂部向下延伸的上對中棒7，和固定在下支承半圈12內 壁面底部向上延伸的下對中棒8，通過上對中棒7和下對中棒8與內偏心圈組件2外圓偏心 方向上預設的準確的十字對中線的對中，使得外支承圈組件1、內偏心圈2與曲軸主軸頸10 軸心三點一線，使其與車床旋轉中心趨向重合，增強整個切削加工過程的系統剛性。由圖1可知，所述固定在外支承圈組件1上的彈性支撐裝置3為四個，其以外支承 圈組件1的圓心為中心均勻分布，即其與外支承圈組件1的垂直中心線成45°夾角，即在上 支承半圈11和下支承半圈12上各設有兩個。如圖1所示，所述固定在上支承半圈11的彈性支撐裝置3的外套筒31 —部分貫穿上支承半圈11，其另一部分焊接在上支承半圈11的外圓面上；與之相同的，固定在下支承半圈12的彈性支撐裝置3的外套筒31—部分貫穿下 支承半圈12，另一部分焊接在下支承半圈12的外圓面上。如圖2所示，所述彈性支撐裝置3包括外套筒31，所述外套筒31內部空腔內沿其 中軸線設置有螺杆32，螺杆32的末端套設凸形內套筒33，該凸形內套筒33的凸形端部設 置有一與之配合的凹形套筒34，所述凸形內套筒33與凹形套筒34的結合面處還設置有一 碟形彈簧35，且所述凹形套筒34的外端面還安裝有一軸承36，該軸承36與內偏心圈組件 的外圓面牴觸接觸，本實用新型中選用的軸承36為承載力大並且軸承外圈軸線允許偏斜 2 3°特性的雙列向心球面滾子軸承。由於彈性支撐裝置3中設置有螺杆32，通過旋轉螺 杆32分別有序地軸向移動，從而頂向內偏心圈組件2的外圓面，而軸承36 (雙列向心球面 滾子軸承)接觸內偏心圈組件2的外圓面後繼續適當預緊，保證足夠的彈性支撐力，此外， 還通過碟形彈簧35可吸收、緩解循環變化的壓力的剛性特性，有效地預防了過大的支撐力 導致壓破壓裂軸承36，使大型奇數缸曲軸連杆軸頸在普通車床上車削成為可能。本實用新型所述的柴油機曲軸連杆軸頸車削用支承夾具的支承方法，其具體步驟 是(1)用吊車將曲軸安裝在工具機頭尾端附加的分度偏心夾具上定位夾緊，使曲軸待 車削的連杆軸頸20位於工具機旋轉中心，曲軸主軸頸10位於工具機上死點；(2)用吊車將下支承半圈12放入要求支撐的相應曲軸主軸頸10位置下端，並與機 床導軌定位緊固；(3)用吊車將下偏心半圈22放入下支承半圈12中兩彈性支撐裝置3上定位夾持；(4)用吊車將V型夾緊塊6經下偏心半圈22方形凹槽引導繞曲軸主軸頸10軸線 旋入至接合面處於向上水平位置後夾持；(5)用吊車將上偏心半圈21放入曲軸主軸頸10上端，與下偏心半圈22定位緊固 後整體吊掛在曲軸主軸頸10上，並與V型夾緊塊6對應連接；(6)用上對中棒7和下對中棒8分別對正內偏心圈組件2外圓上垂直方向中心線 後將V型夾緊塊6緊固；(7)在工具機動力帶動下曲軸正常旋轉，內偏心圈組件2外圓相對外支承圈組件1同 心、同步旋轉；(8)外支承圈組件1上四個彈性支撐裝置3通過旋轉螺杆32分別有序地軸向移 動，頂向內偏心圈組件2的外圓，軸承接觸內偏心圈組件2外圓後繼續適當預緊，保證足夠 支撐力為止，以完成整個支承夾具的安裝過程。本實用新型並不局限於上述實施方式，如果對本實用新型的各種改動或變型不脫 離本實用新型的精神和範圍，倘若這些改動和變型屬於本實用新型的權利要求和等同技術 範圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型。
權利要求柴油機曲軸連杆軸頸車削用支承夾具，其特徵在於包括固定在車床導軌上與連杆軸頸同心的外支承圈組件，還包括用於支承並夾緊主軸頸的內偏心圈組件，所述內偏心圈組件的內圓心與主軸頸軸心同心，且其外圓面與外支承圈組件同心，所述外支承圈組件上均勻設置有若干與內偏心圈組件的外圓面接觸用於支撐內偏心圈組件的彈性支撐裝置。
2.根據權利要求1所述的柴油機曲軸連杆軸頸車削用支承夾具，其特徵在於所述外 支承圈組件包括固定在車床導軌上的下支承半圈，以及與下支承半圈組合形成一圓形圈體 的上支承半圈，該上支承半圈與下支承半圈接合面處固定連接。
3.根據權利要求1或2所述的柴油機曲軸連杆軸頸車削用支承夾具，其特徵在於所 述內偏心圈組件包括上偏心半圈、下偏心半圈，所述上偏心半圈套設在主軸頸上，所述上偏 心半圈與主軸頸之間還設置有定位墊圈；所述下偏心半圈內還設置有一夾緊塊，該夾緊塊 與上偏心半圈一起夾緊在主軸頸上。
4.根據權利要求3所述的柴油機曲軸連杆軸頸車削用支承夾具，其特徵在於所述夾 緊塊為一 V型夾緊塊，所述下偏心半圈的底部對應設置有用於置放V型夾緊塊底部的方形 凹槽。
5.根據權利要求4所述的柴油機曲軸連杆軸頸車削用支承夾具，其特徵在於所述固 定在外支承圈組件上的彈性支撐裝置為四個，其以外支承圈組件的圓心為中心均勻分布， 即其與外支承圈組件的垂直中心線成45°夾角。
6.根據權利要求5所述的柴油機曲軸連杆軸頸車削用支承夾具，其特徵在於所述彈 性支撐裝置包括外套筒，所述外套筒內部空腔內沿其中軸線設置有螺杆，螺杆的末端套設 凸形內套筒，該凸形內套筒的凸形端部設置有一與之配合的凹形套筒，所述凸形內套筒與 凹形套筒的結合面處還設置有一碟形彈簧，且所述凹形套筒的外端面還安裝有一軸承，該 軸承與內偏心圈組件接觸。
7.根據權利要求6所述的柴油機曲軸連杆軸頸車削用支承夾具，其特徵在於所述彈 性支撐裝置的外套筒一部分穿過上支承半圈或下支承半圈，另一部分焊接在上支承半圈或 下支承半圈的外圓面。
8.根據權利要求7所述的柴油機曲軸連杆軸頸車削用支承夾具，其特徵在於所述外 支承圈組件的垂直中心線位置設置有對內偏心圈組件進行對中的對中裝置。
9.根據權利要求8所述的柴油機曲軸連杆軸頸車削用支承夾具，其特徵在於所述對 中裝置為固定在上支承半圈內壁面頂部向下延伸的上對中棒，和固定在下支承半圈內壁面 底部向上延伸的下對中棒。
專利摘要本實用新型屬於柴油機曲軸加工技術領域。具體公開的是柴油機曲軸連杆軸頸車削用支承夾具，包括固定在車床導軌上與連杆軸頸同心的外支承圈組件，還包括用於支承並夾緊主軸頸的內偏心圈組件，所述內偏心圈組件的內圓與主軸頸同心，且其外圓面與外支承圈組件同心，所述外支承圈組件上均勻設置有若干與內偏心圈組件的外圓面接觸用於支撐內偏心圈組件的彈性支撐裝置。該支承夾具使大型奇數缸曲軸連杆軸頸在普通車床上車削成為可能，而且支承可靠、定中簡易，安裝方便，有效地預防曲軸在車削加工過程中的振動，保證曲軸較好的車削加工質量。
文檔編號B23B5/22GK201586751SQ200920279880
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月1日 優先權日2009年12月1日
發明者吳健翔, 李建清, 林夢雲, 甄健勝, 虞榮漢 申請人:廣州柴油機廠