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曲轴斜油孔加工工艺参数的计算与应用

作者: 2013年07月22日 来源: 浏览量:
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图1图21前言曲轴斜油孔是曲轴机加工的重要工序之一。由于斜油孔相对于公共平面呈斜交状态,给技术人员的设计与计算增添了一定难度。特别是当今新产品开发相当多,这就要求技术人员的设计速度加快。不同型号的曲轴轴
   

图1

图2

1 前言

曲轴斜油孔是曲轴机加工的重要工序之一。由于斜油孔相对于公共平面呈斜交状态,给技术人员的设计与计算增添了一定难度。特别是当今新产品开发相当多,这就要求技术人员的设计速度加快。不同型号的曲轴轴颈档宽、间距、回转半径和轴颈尺寸不相等,这都给斜油孔的加工工艺参数带来变化,计算比较繁琐容易出错。基于上述问题,笔者结合长期的设计实践,总结出一套通用计算公式,供读者参考。

2 曲轴斜油孔加工工艺参数

  1. 工艺参数 如图1所示,曲轴斜油孔加工一般采用卧式布置,钻头处于水平位置。曲轴的定位是以曲轴两端主轴颈为基准,放到两个等高V形块上,连杆颈放到定位块上,夹紧后就可加工。需要确定的各工艺参数为斜油孔中心线处于水平位置时的工艺垫高H;钻斜油孔用钻头铀心线的工艺高度尺寸h;钻头轴心线与曲轴公共轴线之间的夹角b1b2等;用以确定钻头长度和行程长度的斜油孔实长S1,S2等;用以确定钻头轴心线实际高度h和工艺实际垫高H的定位高度T。
  2. 基本参数 如图2所示工艺提供了有关斜油孔的已知参数。
    在第Ⅰ部分有:主轴颈工序直径D,连杆颈工序直径d;连杆颈轴线回转半径R;斜油孔两孔中心在曲轴公共轴线方向的距离L。
    在第Ⅱ部分有:斜油孔两孔口中心有关参数:角度g、距离a

3 工艺参数计算公式的推导

如图2所示,Ⅱ是Ⅰ的右视图.Ⅲ是Ⅱ的变换投影俯视图。Ⅱ、Ⅲ两部分为简略画法。在图2Ⅱ中,O\'为连杆颈中心,O为主轴颈中心。对比图1与图2Ⅱ,可知H=KM,h=OF。BC为斜油孔中心线,是一条空间直线。图2Ⅲ中,A\'C\'是BC的投影线,为斜油孔的实际轨迹线。钻头与曲轴公共轴线的夹角b
在Rt?ABC中
tga=tg∠ABC= R+a+b = R+a+dcosg/2 = 2R+2a+dcosg
AB (D2/4-a2)?+dsing/2 (D2-4a2)?+dsing
a=arctg 2R+2a+dcosg
(D2-4a2)?+dsing
(1)
BC= AC = R+a+dcosg/2 = R+a+dcosg
sing sing 2sing
(2)
在Rt?OO\'M中
H=KM=OO\'·cos∠OO\'M-d/2=Rcosa-d/2 (3)
在Rt?COF中
∠OCF=∠DCF-∠OCD=a-arcsin(2a/D)
h=OF=OC·sin∠OCF=Dsin[a-arcsin(2a/D)]/2 (4)
在Rt?A\'B\'C\'中
b= A\'B\' = R+a+dcosg/2 = 2R+2a+dcosg
B\'C\' Lsina 2Lsina
b=arctg 2R+2a+dcosg
2Lsina
(5)
实长S=A\'C\'=L/cosb (6)


图3
定位高度丁的计算公式推导如图3所示,已知:D为曲轴主轴颈工序直径尺寸;av为V形块两限位基面间夹角;H为V形块的高度;N为V形块的开口尺寸。
T=Hv+OC=Hv+(OE-CE)
在Rt?OEB中
OE=OB/sin av =D/(2sin av )
2 2
在Rt?CAE中
CE=AC/tg av =N/(2tg av )
2 2
因此,T=Hv+ 1 (D/sin av -N/tg av )
2 2 2
(7)
工艺实际垫高为
H=H+T=H+Hv+ 1 (D/sin av -N/tg av )
2 2 2
(8)
钻头轴心线实际高度
h=T±h=Hv+ 1 (D/sin av -N/tg av )±h
2 2 2
(9)
式(9)中“+”号用于连杆斜油孔口中心高于公共轴线的清况,“-”号用于连杆斜油孔口中心低于公共轴线的情况。

4 实例计算

以柳发4105Q曲轴为例(本例属一般情况)。己知:D=?75.5 mm(工序尺寸);d=?65.7mm(工序尺寸);g=50°;a=15mm;L1=L2=L3=L4=66mm(四个斜油孔)。V形块的设计尺寸:av=90°,Hv=110mm,N=80mm。
  1. 求中间量a和T 由式(1)得
    a=arctg 2×60+2×15+65.7cos50° =58.1087°
    (75.52-4×152)?+65.7sin50°
    由式(7)得
    T=110+ 1 (75.5/sin 90° -80/tg 90° )=123.39mm
    2 2 2
  2. 求工艺实际垫高H 由式(3)得
    60×cos58.1087°-65.7/2=-1.15mm
    因此由式(8)得
    H=-1.15+123.39=122.24mm
  3. 求钻头轴心线实际高度h 由式(4)得
    75.5sin(58.1087-arcsin 2×15 /2=21.49mm
    75.5
    因此由式(9)得
    h=(123.39±21.49)mm
  4. 求钻头轴心线与曲轴公共轴线的夹角b 由式(5)得
    b1=b2=b3=b4=arctg 2×60+2×15+65.7cos50° =59°45\'25"
    2×66×sin58.1087°
  5. 求斜油孔实长 由式(6)得
    S1=S2=S3=S4= 66 =131.04mm
    cos59°45\'25"

5 结束语

应用本文公式计算所得的工艺参数,应用干我公司YT4102QI和柳发4105Q曲轴的斜油孔加工结果完全符台图纸要求。
应用该公式还可对老产品工艺进行验证。
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