本發(fā)明屬于鉆削工裝技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種配氣凸輪軸復(fù)雜油孔系精確高效鉆削夾具。

背景技術(shù)：

柴油機配氣機構(gòu)凸輪軸屬于關(guān)鍵件，主要功用是準確地按時打開和關(guān)閉氣門，保證柴油機正常進氣和排氣，完成燃燒室內(nèi)的換氣任務(wù)。目前研發(fā)的多品種型號大功率柴油機配氣機構(gòu)凸輪軸分為左/右旋兩種，屬于細長軸類件。凸輪軸通用設(shè)計要求的多孔系油孔見圖1，要求在距離止推端面1126mm的第1軸頸上的兩側(cè)加工兩個孔φ3mm，表面粗糙度ra1.6um，孔外端錐面90°，表面粗糙度ra1.6um；距離凸輪端面為50.5mm的第2軸頸上的一側(cè)加工1個孔φ2.5mm，表面粗糙度ra1.6um，孔外端錐面90°，表面粗糙度ra0.8um；距離凸輪端面分別為50.5mm的第3、4、5、6軸頸上在傾斜不同的30°方向加工4個孔φ2.5mm，表面粗糙度ra1.6um；在距離凸輪端面分別為8mm的12個凸輪上加工12個φ1mm和φ2.5mm孔，表面粗糙度ra6.3um。原加工方案是采用三坐標劃線機確定油孔系的油孔中心線，然后采用v形鐵支撐凸輪軸軸頸，并進行找正油孔中心，最后利用立式鉆床完成油孔系加工。

原加工方案的主要技術(shù)缺陷，一是采用劃線方案加工，存在人為誤差因素，油孔中心易偏移超差，孔系加工精度低；二是由于油孔設(shè)計在不同角度、不同位置，加工分為4道工序，工藝流程長，同時采用v形鐵支撐定位，工件找正時間長、難度大，效率低、周期長；三是劃線、裝夾對操作人員技術(shù)要求較高，且工序分散，制造成本較高，工藝方法適應(yīng)性差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：研制一種適應(yīng)于多品種型號柴油機配氣凸輪軸不同位置、不同角度的多油孔系鉆削夾具，實現(xiàn)精確定位、高效率加工的目的，從而提高多油孔系加工效率和質(zhì)量，降低制造成本，滿足批量生產(chǎn)要求。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種配氣凸輪軸復(fù)雜油孔系精確高效鉆削夾具，其包括：夾具底板1、凸輪角座2、凸輪支撐3、導(dǎo)向板4、軸頸支撐角座5；所述夾具底板1底部安裝在加工設(shè)備工作臺上，夾具底板1頂部用于安裝凸輪角座2、凸輪支撐3、導(dǎo)向板4、軸頸支撐角座5、軸頸支撐角座限位銷6；凸輪角座2安裝在夾具底板1的中部，用于支撐并定位凸輪軸7的凸輪端面，實現(xiàn)凸輪軸7軸頸和凸輪上的油孔系加工；凸輪支撐3安裝在距離凸輪角座2右側(cè)3～10mm處，用于凸輪軸7的凸輪升程面的限位，精確的保證軸頸油孔和凸輪油孔加工的角度；夾具底板1的左右兩端各安裝一個導(dǎo)向板4，導(dǎo)向板4上設(shè)置軸頸支撐角座5，軸頸支撐角座5用于支撐凸輪軸7，導(dǎo)向板4的底面與夾具底板1固定，頂面設(shè)置導(dǎo)軌，軸頸支撐角座5在導(dǎo)向板4的導(dǎo)軌上能夠進行左右距離的調(diào)整，實現(xiàn)不同長度的凸輪軸和不同部位油孔加工。

其中，還包括：軸頸支撐角座限位銷6，分別安裝在兩個導(dǎo)向板4內(nèi)側(cè)，用于限定軸頸支撐角座5的移動，使得軸頸支撐角座5只在導(dǎo)向板4內(nèi)滑動，避免軸頸支撐角座5脫軌。

其中，所述凸輪角座2包括軸頸支撐v形座01、凸輪油孔用定位面02及軸頸油孔用定位面03，所述軸頸支撐v形座01與軸頸支撐角座5的v形中心高度和角度分別對應(yīng)一致，以保證凸輪軸放置在夾具上的水平精度；凸輪油孔用定位面02是由一個傾斜15°～30°角度組成的一個v形座結(jié)構(gòu)，且在與凸輪油孔用定位面02距離8mm的右側(cè)凹面上設(shè)計一個工藝孔，用于夾具與加工設(shè)備找正用；軸頸油孔用定位面03設(shè)計為u型結(jié)構(gòu)，防止安裝凸輪軸時軸頸與軸頸油孔用定位面03的底面干涉，且在與軸頸油孔用定位面03距離50.5mm的位置上設(shè)計了一個工藝孔，該工藝孔與凸輪油孔用定位面2的工藝孔重合，用于夾具與加工設(shè)備找正用。

其中，所述v形座結(jié)構(gòu)表面粗糙度設(shè)計為ra0.2～0.4um，凸輪油孔用定位面02必位于距離為公差值0.02～0.05mm且垂直于凸輪角座底平面b的兩平行平面之間。

其中，所述軸頸油孔用定位面03表面粗糙度設(shè)計為ra0.2～0.4um，軸頸油孔用定位面03位于距離為公差值0.02～0.05mm且垂直于凸輪角座底平面b的兩平行平面之間。

其中，所述凸輪角座2材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼，通過滲碳、淬火達到熱處理硬度為55～60hrc。

其中，所述夾具底板1安裝凸輪角座2的平面位于距離為公差值0.05～0.1mm且平行于與設(shè)備工作臺安裝的平面的兩平行平面之間。

其中，所述夾具底板采用材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼，熱處理35～40hrc。

其中，加工油孔時，將所述鉆削夾具裝在設(shè)備工作臺上，調(diào)整凸輪角座2的中心與加工設(shè)備主軸中心對正，然后用四個螺釘固定壓緊夾具底板1；將凸輪軸7放在凸輪角座2上，以每個軸頸右側(cè)的凸輪端面和與該凸輪端面相貼合的凸輪角座2的軸頸油孔用定位面03為基準定位，以凸輪支撐3限位，軸頸支撐角座5作支撐平衡，通過移動凸輪軸7相繼完成各個軸頸上距離該軸頸右側(cè)的凸輪端面50.5mm的油孔系的加工。

其中，加工油孔時，還包括：以每個軸頸右側(cè)的凸輪端面和凸輪油孔用定位面02定位，凸輪支撐3限位，軸頸支撐角座5作支撐平衡，通過移動凸輪軸相繼完成所有凸輪上距離每個軸頸右側(cè)的凸輪端面8mm的油孔系的加工。

(三)有益效果

上述技術(shù)方案所提供的配氣凸輪軸復(fù)雜油孔系精確高效鉆削夾具，使用方便，工件裝夾迅速，定位安全可靠；工藝流程在原來4道工序基礎(chǔ)上縮短為1道工序，生產(chǎn)效率由原來加工一件凸輪軸油孔1.0h縮短為0.5h，在原來基礎(chǔ)上加工效率提高了50％。該發(fā)明技術(shù)已應(yīng)用于所有型號柴油機凸輪軸的批量生產(chǎn)，按年生產(chǎn)綱領(lǐng)5000件核算，優(yōu)化的工藝流程節(jié)約制造成本20萬元。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中凸輪軸多孔系油孔設(shè)計示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例鉆削夾具結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例鉆削夾具工作原理示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例鉆削夾具底板示意圖，b圖是a圖的俯視圖。

圖5為本發(fā)明實施例凸輪角座示意圖，b圖是a圖的俯視圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。

本實施例中，凸輪軸油孔加工所采用設(shè)備為普通臺式鉆床。

(1)本實施例鉆削夾具設(shè)計思路

根據(jù)凸輪軸多油孔系的通用設(shè)計要求，零件裝夾應(yīng)以每個油孔附近的凸輪端面定位，以凸輪的側(cè)面限位，這樣最短距離的定位方式，有利于提高定位剛性、減少細長軸定位誤差，就能夠?qū)崿F(xiàn)工件裝夾快捷、定位精確，達到高效加工的目的，且適應(yīng)性強，能夠滿足多品種型號柴油機的配氣凸輪軸多油孔系加工。

(2)本實施例鉆削夾具技術(shù)方案

參照圖2所示，圖2是將凸輪軸7安裝在夾具上的示意圖。本實施例鉆削夾具包括夾具底板1、凸輪角座2、凸輪支撐3、導(dǎo)向板4、軸頸支撐角座5、軸頸支撐角座限位銷6。

夾具底板1底部安裝在加工設(shè)備工作臺上，夾具底板1頂部用于安裝凸輪角座2、凸輪支撐3、導(dǎo)向板4、軸頸支撐角座5、軸頸支撐角座限位銷6；凸輪角座2安裝在夾具底板1的中部，用于支撐并定位凸輪軸7的凸輪端面，實現(xiàn)凸輪軸7軸頸和凸輪上的油孔系的定位加工；凸輪支撐3安裝在距離凸輪角座2右側(cè)3～10mm處，用于凸輪軸7的凸輪升程面的限位，精確的保證軸頸油孔和凸輪油孔加工的角度；夾具底板1的左右兩端各安裝一個導(dǎo)向板4，導(dǎo)向板4上設(shè)置軸頸支撐角座5，軸頸支撐角座5用于支撐凸輪軸7，導(dǎo)向板4的底面與夾具底板1固定，頂面設(shè)置導(dǎo)軌，軸頸支撐角座5在導(dǎo)向板4的導(dǎo)軌上能夠進行左右距離的調(diào)整，實現(xiàn)不同長度的凸輪軸和加工不同部位油孔時，凸輪軸在夾具上自由滑動的功能，確保細長軸的精確支撐，防止變形，滿足凸輪軸凸輪及軸頸上任意位置上的油孔加工要求；兩個導(dǎo)向板4內(nèi)側(cè)各安裝一個軸頸支撐角座限位銷6，用于限定軸頸支撐角座5的移動，使得軸頸支撐角座5只在導(dǎo)向板4內(nèi)滑動，避免軸頸支撐角座5脫軌，保證凸輪軸有效支撐。

(3)夾具工作原理

根據(jù)圖2分析，首先將夾具裝在設(shè)備工作臺上，調(diào)整凸輪角座2的中心孔與加工設(shè)備主軸中心對正，然后用四個螺釘固定壓緊夾具底板1；將凸輪軸7放在凸輪角座2上，以每個軸頸右側(cè)的凸輪端面和與該凸輪端面相貼合的凸輪角座2的最右側(cè)豎直表面c為基準定位，以凸輪支撐3限位，軸頸支撐角座5作支撐平衡，通過移動凸輪軸7相繼完成第1～6軸頸上距離該軸頸右側(cè)的凸輪端面50.5mm的油孔系的加工；以每個軸頸右側(cè)的凸輪端面和凸輪角座端面a定位，凸輪支撐3限位，軸頸支撐角座5作支撐平衡，通過移動凸輪軸相繼完成所有凸輪上距離每個軸頸右側(cè)的凸輪端面8mm的油孔系的加工。工作原理見圖3。

(4)關(guān)鍵元器件方案

1)夾具底板方案

夾具底板方案設(shè)計見圖4，主要作用是支撐、安裝凸輪角座2、凸輪支撐3、導(dǎo)向板4、軸頸支撐角座5、軸頸支撐角座限位銷6等機件，并與加工設(shè)備工作臺連接固定，實現(xiàn)工件油孔的加工。采用材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼，熱處理35～40hrc；為了保證軸頸支撐角座5和導(dǎo)向板4裝配位置精度，在螺釘緊固基礎(chǔ)上增加定位銷孔；為了保證凸輪角座2和軸頸支撐角座5的定位精度，夾具底板1安裝凸輪角座2的平面必須位于距離為公差值0.05～0.1mm且平行于與設(shè)備工作臺安裝的平面的兩平行平面之間?？傮w外形尺寸與結(jié)構(gòu)考慮了多品種型號凸輪軸的設(shè)計要求，滿足了從6缸～12缸的凸輪軸裝夾，提高了夾具底板的適應(yīng)性。

2)凸輪角座方案

凸輪角座是鉆孔夾具的關(guān)鍵件，它的設(shè)計結(jié)構(gòu)和精度直接影響到凸輪軸軸頸和凸輪上油孔系加工的尺寸和角度的精確性，以及多油孔系加工的效率。凸輪角座方案設(shè)計見圖5，凸輪角座包括軸頸支撐v形座01、凸輪油孔用定位面02及軸頸油孔用定位面03，為了保證工藝剛性，采用整體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼，通過滲碳、淬火達到熱處理硬度為55～60hrc。軸頸支撐v形座01與軸頸支撐角座5的v形中心高度和角度分別對應(yīng)一致，以保證凸輪軸放置在夾具上的水平精度。凸輪油孔用定位面02是由一個傾斜15°～30°角度組成的一個v形座結(jié)構(gòu)，且在與凸輪油孔用定位面02距離8mm的右側(cè)凹面上設(shè)計了一個工藝孔，用于夾具與加工設(shè)備找正用；v形座結(jié)構(gòu)的表面質(zhì)量和工藝孔的位置精度，是影響凸輪軸精確定位和凸輪上油孔系加工精度的關(guān)鍵，為此，將v形座結(jié)構(gòu)表面粗糙度設(shè)計為ra0.2～0.4um，凸輪油孔用定位面02必須位于距離為公差值0.02～0.05mm且垂直于凸輪角座底平面b的兩平行平面之間，且工藝孔的距離公差為±0.05mm。軸頸油孔用定位面03設(shè)計為u型結(jié)構(gòu)，防止安裝凸輪軸時軸頸與軸頸油孔用定位面03的底面干涉，且在與軸頸油孔用定位面03距離50.5mm的位置上設(shè)計了一個工藝孔，該工藝孔與凸輪油孔用定位面2的工藝孔重合，用于夾具與加工設(shè)備找正用；定位面的表面質(zhì)量和工藝孔的位置精度，是影響凸輪軸精確定位和軸頸上油孔系加工精度的關(guān)鍵，為此，將軸頸油孔用定位面03表面粗糙度設(shè)計為ra0.2～0.4um，軸頸油孔用定位面03必須位于距離為公差值0.02～0.05mm且垂直于凸輪角座底平面b的兩平行平面之間，且工藝孔的距離公差為±0.05mm。該凸輪角座的結(jié)構(gòu)和精度設(shè)計，保證了凸輪軸油孔的不同軸向距離和角度，零件裝夾方便快捷、實現(xiàn)了加工誤差最小、生產(chǎn)效率最高的目的，達到了“高精、高效、高質(zhì)”的要求。

由以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明有以下顯著特點：

(1)凸輪角座是該夾具發(fā)明的關(guān)鍵，主要由軸頸支撐v形座1、凸輪油孔用定位面2及軸頸油孔用定位面3三部分組成；設(shè)計了距離鉆床主軸中心位置8±0.05mm和50.5±0.05mm兩個尺寸的定位點，通過移動凸輪軸，可快速實現(xiàn)多品種型號凸輪軸不同位置、不同角度的油孔系加工；同時設(shè)計了工藝孔結(jié)構(gòu)，為夾具找正提供了技術(shù)支持。

(3)零件裝夾以每個油孔附近的凸輪端面定位，以凸輪的側(cè)面限位，這樣最短距離的定位方式，有利于提高定位剛性、減少細長軸定位誤差，實現(xiàn)了工件裝夾快捷、定位精確，達到高效加工的目的，且適應(yīng)性強，能夠滿足多品種型號柴油機的配氣凸輪軸多油孔系加工。

通過生產(chǎn)驗證，該夾具使用方便，工件裝夾迅速，定位安全可靠；工藝流程在原來4道工序基礎(chǔ)上縮短為1道工序，生產(chǎn)效率由原來加工一件凸輪軸油孔1.0h縮短為0.5h，在原來基礎(chǔ)上加工效率提高了50％。該發(fā)明技術(shù)已應(yīng)用于所有型號柴油機凸輪軸的批量生產(chǎn)，按年生產(chǎn)綱領(lǐng)5000件核算，優(yōu)化的工藝流程節(jié)約制造成本20萬元。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。