曲轴连杆颈磨床液压自动分度装置设计.pdf

精密制造与 自动化 2 0 1 1 年第 3 期 曲轴连 杆颈 磨床 液压 自动 分度装 置设计 周 琴 张 永 建 上海机床厂有 限公司 上海 2 0 0 0 9 3 摘要根据曲轴工作的特点，讨论了提高曲轴连杆颈的表面磨削质量和尺寸精度的措施，提出了曲轴连杆颈 精度的好坏会直接影响汽车发动机的质量和使用寿命，分析 了曲轴连杆颈磨床液压 自动分度装置的设计方 案，针对曲轴表面质量和尺寸精度的要求，介绍了一种曲轴磨床 自动液压分度装置的结构设计，适用于各种规 格曲轴尤其是较大规格 曲轴的加工，可以提高曲轴加工的相位精度，提高分度装置的稳定性以及加工效率，并 且优化了设计方案。 关键词数控曲轴磨床 头架 左卡盘 分度装置 曲轴是发动机 的动力输出部分 ， 是发动机的关 键零件之一，在做功冲程 中将油液燃烧推动的活塞 直 线 运动 转变 成 旋转 运 动 ， 以扭 矩 形式 输 出动 力 ，并带动气缸完成进气 、压缩 、排气冲程中的运 动 。在发动机 的装配中， 曲轴通过连杆与活塞连 接 ，曲轴连杆颈与连杆轴孔以滑动摩擦运动副的形 式连接 。其精度的好坏直接影响汽车发动机 的质量 和使用寿命，为 了降低磨损提高使用寿命 ，连杆颈 表面都要经过硬化处理 。而一根 曲轴通常有多段曲 拐 ，各 曲拐间要求有精确 的相对位置，以得到 良好 的发动机性能。根据上述 曲轴工作特点，要求连杆 颈具有较高的表面质量和尺寸精度。而磨削加工是 曲轴生产 的做后一道加工工序，最终决定了生产 出 来的曲轴质量。但是 曲轴为形状复杂的细长轴，曲 轴连杆颈与主轴不同心，如图 1 所示。为解决曲轴 相位加工问题现设计 曲轴相位液压分度装置。 』 一厂] _ _ r _ ]r ] r _圳r ] J J 一 1 J 引 计 口 士 甜 一{ J J9 一 u 目 1 图 1 曲轴颈布置图 1 设计内容 设计本装置 目的在于提 供一种加工精度及稳 定性高，操作简易的液压 自动分度装置，相对于机 械分度装置来说，本装置安装方便，分度精度高，稳 定性强。同时操作简易，维护简单 ，成本低廉。 2 设计方案 曲轴相位 液压分度装置 由分度装置和发讯装 置组成，分度装置装于头架右端、发讯装置装于头 架尾端，两种装置由一细长轴连接，如图 2 所示。其 动作顺序为分度装置带动工件旋转 同时通过连接 轴带动发讯装置，发讯装置将收集到的信号反馈给 控制系统 ，再由控制系统控制分度装置动作。 图2 曲轴相位液压分度装置 3 实施方案 分度装 置装 在左卡盘上与左卡盘一起做旋转 运动并可调整其安装位置以满足被加工工件不同偏 心距要求， 其结构包括体壳、轴、 液压旋转油缸、 蜗杆、 蜗轮、滚动轴承、拨盘、拨杆、棘轮和棘爪，如图 3 所示。分度装置体壳与左卡盘安装结合面需采用密 封圈密封 以防止漏油 。液压旋转油缸与蜗杆直接连 接 ，螺杆通过角推力轴承安装在体壳上以承担工作 时轴 向推力 ，蜗轮通过键与轴连接，通过蜗轮蜗杆 精密制造与 自动化 2 0 1 1 年第 3 期 副的减速增加扭矩 以确保分度 的稳定性 ，蜗轮蜗杆 采用油脂润滑以提高其适用寿命。轴通过轴承安装 在体壳上 以确保其转动灵活，轴的左端通过圆柱销 与偏 心联 轴器 相连 接将 其旋 转运 动传 递给 连接 轴 。棘 轮 与轴 接触 面 采 用 1 5锥 面连 接 以消除 轴和棘轮之 间的间隙，提高分度精度，方便拆换棘 轮 。拨杆 安装 在拨 盘上 并可 以上下 调节 安装 位 置 ，拨盘安装在盖板上并可 以通过调节上面的紧定 螺钉来调节其安装位置。棘爪安装在体壳上，在安 装调试时可通过调节紧定螺钉来确保定位精度。 液压旋转油缸 蜗杆 轴 体壳 偏心联轴器 蜗轮 轴承 拨盘 拨杆 棘爪 棘轮 图 3 分度装置 发讯装置装在头架左侧后罩体壳上。其结构由 无触点开关、盖板、罩壳、发讯盘和发讯块 ，如图 4所示 。罩壳固定在头架后罩体壳上，盖板安装在 罩壳上并根据不同的工件相位 要求加 工不同的无 触点开关。发讯盘安装在发讯轴上与发讯轴一起转 动，发讯盘装上加工圆型燕尾槽并在燕尾槽上安装 发讯块，根据不同工件相位要求调节发讯块安装位置。 图4 发讯装置 此前，数控 曲轴连杆颈磨床分度 由头架体壳尾部的 伺服电机通过一根细长轴穿过主轴，再把动力传递 到体壳前部的分度装置实现分度。此结构存在着 由 于细长轴的扭曲变形而引起的机械误差无法克服， 现 在采用前端液压马达驱动 ，分度盘反靠实现机械 定位，完全克服了上述缺点，提高了机床的分度精 36 度。机床动作 由数控系统控制 ，其分度动作原理过 程如图 5所示。 图5 分度动作过程 4 结语 此 液 压 分度 机构 在 数控 曲轴 磨床 上 得 到应 用 ，有效地解决了曲轴分度难定位 的问题，提高了 曲轴加工的相位精度 。加工效率高，稳定性好，适 合用于大批量生产。