柔性線材加工氣缸體和氣缸蓋

Part.1 粗加工的高效夾具設計

粗加工完成後續工序定位參考加工； 主要加工面被去除，同時保留合理的餘量進行精加工，以保證加工面的最終尺寸、平整度和表面粗糙度。 在多個產品毛坯基準的相同工藝條件下，關鍵考慮的是加工干涉、切削效率和加工質量穩定性。 當產品的粗略基準不同時，需要通過夾具的創新設計來實現兼容性。

【1】缸體夾緊方案

如圖1所示，粗加工主要是氣缸體、燃燒室表面等特徵加工。 工件就位後，夾具主要是通過油缸推動桿件壓入缸體的排砂孔，以在參考方向準確壓緊零件，但桿件因鑄件餘量、脫模角和切削衝擊載荷。 頻繁的斷裂嚴重影響生產效率。

但是，該方向另一個定位點的夾頭從未出現過斷裂問題。 通過對壓頭結構進行合理的重新設計，如圖2所示，將這種輔助夾緊方案設計成相同的結構，有效地解決了壓頭因衝擊而斷裂的問題。

[2] 雙夾具方案適應聯線生產

粗略的定位基準 汽缸蓋 大不相同，針對不同產品的在線生產提出了三種解決方案：

1) 外包實現粗加工特性；

2）增加一個CNC；

3) 加工相同 數控加工 中央。

通過更換定位裝置或設置雙夾具方案，評估後在量產模式下首選雙夾具方案。 如圖3所示，大、小缸缸蓋零件的定位設計差別很大：雙夾具設計Ⅰ專為小缸加工設計； Ⅱ為大氣缸加工位，成功實現成本控制和質量保證。

Part.2 基於“一側兩銷”的精加工夾具設計

氣缸體和氣缸蓋是典型的箱型零件加工。 在加工的基礎上，採用“一側、兩銷”定位方案，實現6平面及孔系精加工。

[1]使用A/B軸夾具

原缸體生產線基於B軸傳動方式，全部採用B軸夾具方案。 如圖 4 所示，一些加工特徵如曲柄軸 位置傳感器孔和主 軸承 帽接合面必須直立以完成加工。

經過對氣缸蓋A軸的行業檢驗和實際應用，1.5L以下小排量鑄鐵氣缸體的加工載荷通過A軸加工完全可以滿足工藝要求。 如圖6所示，使用B軸和A軸串聯排列，可以方便地實現零件的定位面始終朝下，而無需直立轉動。 既節省了員工的操作時間，減輕了工作量，又避免了車削時切削液飛濺對工作環境造成的污染。

[2] 優化鋁合金夾具夾點設計

採用槓桿式增力裝夾機構設計鋁合金氣缸蓋的加工，既避免了氣缸蓋變形，又滿足了加工力要求。 如圖6所示，大多數工位採用類似的結構設計來滿足生產線。 長期耐久性測試。 由於夾緊點距離差異較大，無法實現兼容的夾緊工藝。 通過設計快換夾頭結構，實現不同零件的兼容。

[3] 精準到位止動結構設計

基於低成本設計要求，CNC 設計為半自動加載。 為了保證員工推拉零件到位，機床夾具的感應裝置的設計尤為重要。

因此，設計如圖7所示。 工件推入到位後，連接機構內​​部氣路連通，通道內壓力變為設定值，從而對零件進行到位監測. 通過將此信號寫入設備的互鎖邏輯，當零件未到位時，機器不會進行加工，以防止零件掉入加工倉。

[4] 定位銷氣體檢測結構設計

基於“一側兩腳”的設計結構，如圖8所示。 3、“一側”通過4個或XNUMX個定位點； “兩銷”是圓銷和菱形銷定位元件。

[5] 錨點結構設計

如圖9所示，夾具各定位點均採用密閉監測和切削液沖洗裝置：定位過程中，防止定位面上鐵屑引起的加工異常被沖洗； 在加工過程中，氣密檢查監測整個零件的位移。

Part.3 關鍵特徵夾具設計

加工全是CNC，主要是考慮生產靈活性和未來新產品的推出。 然而，關鍵特徵加工的長期能力不能滿足工藝要求，例如曲軸孔的精密鏜孔位置。

[1] 專用工位夾具設計

缸體曲軸孔採用具有特殊機床特性的專用線鏜刀加工，既兼顧了CNC的靈活性，又保證了專機的穩定性。 硬度導致位置變化。 但是線鏜刀具對進給中心的要求非常嚴格，基於銷孔配合的定位方案有一定的間隙效應。

為了消除間隙，如圖 10 所示，在零件的側面添加了一個推油缸。 工件就位後，零件被推桿推向一側，消除潛在的間隙效應，確保對中。 通過在CNC上使用專用線鏜刀解決方案，曲軸孔前端和後端之間的中心差成功地從0.025mm改善到0.01mm以內。

[2] 關鍵工位工裝在線測量裝置

在線測頭用於盒狀零件關鍵特徵的加工，並積極干預加工過程，提高加工能力。 如氣缸體推力面、氣缸體氣缸蓋燃燒室面等重要特徵加工檢測，為保證加工尺寸能力，通過測頭測量實現刀具磨損補償。 為避免探頭粘鐵、鋁屑、探頭本體波動等影響，在夾具上安裝標準尺寸的參考件，並定期對測量系統進行校準和監測，以確保加工精度尺寸。

箱體零件專用夾具研製成功，並應用於缸體、缸蓋生產線。 除部分夾持、導向部件需人工更換外，定位裝置無需更換，可實現三大類產品的在線生產。 基於一側和兩個銷的A/B軸混合使用，有效縮短了生產輔助時間，提高了人機工程學的應用，特別是將特殊機床概念應用到CNC夾具設計中，有效提高了長期關鍵特徵的加工能力。

本文鏈接： 一種用於柔性線材加工氣缸體和氣缸蓋的高效專用數控夾具

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