机车用柴油机主轴承盖加工沟槽立车夹具设计

机车用柴油机主轴承盖加工沟槽立车夹具设计

王军 于逸宸 王功煊

大连中车柴油机有限公司

前言：主轴承盖是机车用柴油机重要零部件之一，承受曲轴的重量和转动力矩，需要具备一定的刚性和强度；主轴承孔安装轴承瓦与曲轴之间有一定油隙，起到润滑和散热的作用，因此主轴承盖也是具有较高精度的零件之一，图样要求较高，因此在加工工艺中考虑加工精度的同时，也要考虑到加工应力变形对精度要求较高部位的影响。

关键词：主轴承盖，加工工艺，加工夹具

一、工艺分析

通过对主轴承盖设计图样（如图1）的分析，粗加工、半精加工、精加工、与机体装配后精加工主轴承孔，加工工艺如下所述：

粗加工按划线找正后，粗加工两端面；以端面为平面定位基准主轴承孔结合面和主轴承螺栓肩面，以及加工两侧面；以侧面和端面为定位基准加工主轴承孔。

半精加工与粗加工加工部位和工艺顺序相同。

精加工时，将端面、侧面、结合面、肩面加工至图样尺寸，再加工主轴承螺栓孔及横拉螺栓孔。

与机体装配后精加工主轴承孔。

图1 主轴承盖

通过工艺分析，R160.2沟槽精度要求较低，但其加工应力变形对产品精度有一定的影响，同时，产品成品后，与轴承盖瓦口半径R136.5尺寸部位距离近，从而对其加工工艺中位置精度提出了较高的要求，经过综合工艺分析，在产品半精加工工艺中，加工此沟槽至成品尺寸。

1、确定工艺基准

在加工沟槽时，图1中480，300，102，R136.5尺寸部位已经过半精加工，比较成品尺寸均留有加工余量。根据图样设计要求和前工序加工工艺定位基准，选择图2中所示作为加工工艺定位基准。

图2 产品工艺定位基准示意图

2、确定加工工艺方案

此沟槽本身为不对称结构，在一般情况下，可选用以下3种加工方案：

1. 使用数控铣床，用球头铣刀进行铣削。此法加工周期较长，生产效率较低。

2. 使用镗削功能加工设备，用成型刀片进行镗削。此方案加工所用刀片为订制刀片，订制成本高、周期长；加工时，成型刀片切削面积大，切削力大，容易产生蹦刀现象，影响加工表面质量，同时，产生的蹦刀纹造成应力集中，影响产品的疲劳强度，降低使用寿命，可能导致严重质量事故。

3. 使用数控车床，用直径8或10mm标准圆形刀片车刀进行车削加工。此方案对比前述2种方案，无论从效率、加工质量、成本等方面考虑，都占有一定的优势，只是在夹具设计中，要考虑产品旋转产生的不平衡量对加工设备和产品加工质量的影响。

经过以上对比，结合企业拥有设备情况，采用数控立式车床车削工艺来加工此产品。

二、工装设计方案

1、产品定位方案设计

如图3所示，产品大端面采用4个平垫定位，上面采用2个平垫定位，侧面采用1个平垫定位。产品在工装上，人工顶靠在上面和侧面定位面上。顶丝1和顶丝2的位置是锻造分型面，顶丝顶靠到产品上时，产生三个方向的力，上面、侧面、定位端面，保证了顶丝顶紧后，产品与定位面的接触，并有一定的压紧力。顶丝顶紧顺序为，先顶紧顶丝1，然后顶紧顶丝2。

图3 定位基准设计示意图

2、夹具定位方案设计（图4）

1. 立式车床在花盘中心有定位孔，采用定位芯轴将夹具定位在花盘回转中心。

2. 在定位芯轴上加工一贯通的槽，将定位横梁间隙配合安装上，在Y方向定位；同时，利用菱形定位销确定定位横梁在X方向的位置。

通过上述夹具定位方式，产品生产换型时，将夹具安装到机床花盘上，产品在夹具中定位后，加工的沟槽圆心就与花盘会装中心同轴，节省了夹具和产品找正的时间，减少加工辅助时间，提高生产效率。

图4 夹具定位方案设计示意图

3、产品夹紧方案设计（图5）

产品放入夹具定位，顶丝拧紧后，将压板架从松开状态放置到压紧状态，左右钩形压板分别顺时针和逆时针旋转90°，压在压板架上，然后拧紧压板架上的2个压紧块，产品装夹完成，开启设备进行加工。

为保证加工时，产品和夹具的动平衡量，在夹具上装上配重块，以保护设备和确保产品加工质量。

图5 夹具夹紧方案设计示意图

三、结论

结合企业设备加工能力特点，加工该型柴油机主轴承盖沟槽采用了数控立式车床加工工艺，有较高的生产效率；采用通用型加工刀具，为批量生产节省了头成本。在夹具设计中，充分考虑了前后工序的基准统一，产品定位、压紧的可靠和便捷，车床旋转不平衡方面，保证了产品加工质量和生产效率；依靠夹具的安装在设备上所用的定位方案的设计，满足企业多种产品交替生产时快速换型的需要。为相似结构产品的加工，提供了可靠的加工工艺和夹具设计参考方案。