柔性线材加工气缸体和气缸盖

Part.1 粗加工的高效夹具设计

粗加工完成后续工序定位参考加工； 主要加工面被去除，同时保留合理的余量进行精加工，以保证加工面的最终尺寸、平整度和表面粗糙度。 在多个产品毛坯基准的相同工艺条件下，关键考虑的是加工干涉、切削效率和加工质量稳定性。 当产品的粗略基准不同时，需要通过夹具的创新设计来实现兼容性。

【1】缸体夹紧方案

如图1所示，粗加工主要是气缸体、燃烧室表面等特征加工。 工件就位后，夹具主要是通过油缸推动杆件压入缸体的排砂孔，在参考方向准确压紧零件，但杆件因铸件余量、脱模角和切削冲击载荷。 频繁的断裂严重影响生产效率。

但是，该方向另一个定位点的夹头从未出现过断裂问题。 通过对压头结构进行合理的重新设计，如图2所示，将这种辅助夹紧方案设计成相同的结构，有效地解决了压头因冲击而断裂的问题。

[2] 双夹具方案适应联线生产

粗略的定位基准 汽缸盖 大不相同，针对不同产品的在线生产提出了三种解决方案：

1) 外包实现粗加工特性；

2）增加一个CNC；

3) 加工相同 数控加工 中央。

通过更换定位装置或设置双夹具方案，评估后在量产模式下首选双夹具方案。 如图3所示，大、小缸缸盖零件的定位设计差别很大：双夹具设计Ⅰ专为小缸加工设计； Ⅱ为大气缸加工位，成功实现成本控制和质量保证。

Part.2 基于“一侧两销”的精加工夹具设计

气缸体和气缸盖是典型的箱型零件加工。 在加工的基础上，采用“一侧、两销”定位方案，实现6平面及孔系精加工。

[1]使用A/B轴夹具

原缸体生产线基于B轴传动方式，全部采用B轴夹具方案。 如图 4 所示，一些加工特征如曲柄轴 位置传感器孔和主 轴承 帽接合面必须直立以完成加工。

经过对气缸盖A轴的行业检验和实际应用，1.5L以下小排量铸铁气缸体的加工载荷通过A轴加工完全可以满足工艺要求。 如图6所示，使用B轴和A轴串联排列，可以方便地实现零件的定位面始终朝下，而无需直立转动。 既节省了员工的操作时间，减轻了工作量，又避免了车削时切削液飞溅对工作环境造成的污染。

[2] 优化铝合金夹具夹点设计

采用杠杆式增力装夹机构设计铝合金气缸盖的加工，既避免了气缸盖变形，又满足了加工力要求。 如图6所示，大多数工位采用类似的结构设计来满足生产线。 长期耐久性测试。 由于夹紧点距离差异较大，无法实现兼容的夹紧工艺。 通过设计快换夹头结构，实现不同零件的兼容。

[3] 精准到位止动结构设计

基于低成本设计要求，CNC 设计为半自动加载。 为了保证员工推拉零件到位，机床夹具的感应装置的设计尤为重要。

因此，设计如图7所示。 工件推入到位后，连接机构内部气路连通，通道内压力变为设定值，从而对零件进行到位监测. 通过将此信号写入设备的互锁逻辑，当零件未到位时，机器不会进行加工，以防止零件掉入加工仓。

[4] 定位销气体检测结构设计

基于“一侧两引脚”的设计结构，如图8所示。 3、“一侧”通过4个或XNUMX个定位点； “两销”是圆销和菱形销定位元件。

[5] 锚点结构设计

如图9所示，夹具各定位点均采用密闭监测和切削液冲洗装置：定位过程中，防止定位面上铁屑引起的加工异常被冲洗； 在加工过程中，气密检查监测整个零件的位移。

Part.3 关键特征夹具设计

加工全是CNC，主要是考虑生产灵活性和未来新产品的推出。 然而，关键特征加工的长期能力不能满足工艺要求，例如曲轴孔的精密镗孔位置。

[1] 专用工位夹具设计

缸体曲轴孔采用具有特殊机床特性的专用线镗刀加工，既兼顾了CNC的灵活性，又保证了专机的稳定性。 硬度导致位置变化。 但是线镗刀具对进给中心的要求非常严格，基于销孔配合的定位方案有一定的间隙效应。

为了消除间隙，如图 10 所示，在零件的侧面添加了一个推油缸。 工件就位后，零件被推杆推向一侧，消除潜在的间隙效应，确保对中。 通过在CNC上使用专用线镗刀解决方案，曲轴孔前端和后端的中心差成功地从0.025mm改善到0.01mm以内。

[2] 关键工位工装在线测量装置

在线测头用于盒状零件关键特征的加工，并积极干预加工过程，提高加工能力。 如气缸体推力面、气缸体气缸盖燃烧室面等重要特征加工检测，为保证加工尺寸能力，通过测头测量实现刀具磨损补偿。 为避免探头粘铁、铝屑、探头本体波动等影响，在夹具上安装标准尺寸的参考件，并定期对测量系统进行校准和监测，以确保加工精度尺寸。

箱体零件专用夹具研制成功，并应用于缸体、缸盖生产线。 除部分夹持、导向部件需人工更换外，定位装置无需更换，可实现三大类产品的在线生产。 基于一侧和两个销的A/B轴混合使用，有效缩短了生产辅助时间，提高了人机工程学的应用，特别是将特殊机床概念应用到CNC夹具设计中，有效提高了长期关键特征的加工能力。

本文链接： 一种用于柔性线材加工气缸体和气缸盖的高效专用数控夹具

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