柴油機機體氣門挺桿孔加工工藝改進

    柴油機機體(以下簡稱機體)的每個汽缸孔兩側配有兩個挺桿孔，該孔遠離工件端面，且對凸輪軸孔有一定的垂直度要求。加工這些挺桿孔，現行普遍采用圖1所示的裝夾方式，以機體底面S和底面S上的2個工藝孔定位。

圖1 加工挺桿孔框架式夾具示意圖

     機體底面S緊靠框架式夾具上蓋下方的定位塊的定位面上，夾緊機構自下向上對工件施加夾緊力夾緊固定。之后，用單工位組合機床同時加工機體上的全部挺桿孔。每一刀桿用2個導向套引導，一個導向套裝在導向軸上，導向軸插在機體安裝凸輪軸的孔中；另一個導向套裝在上蓋(固定模板)上。

    組合機床設有插、拔導向軸的牽引機構，由固定托架、導向托架、導向軸套、可翻轉托架導軌、牽引油缸等組成。整個夾具結構復雜龐大。

原定位方案分析

    圖1所示的機體上挺桿孔的加工定位方案，是以機體底面的1面2孔為精基準，符合“基準統一”原則。這在理論上可以這樣講：遵循“基準統一”原則，便于保證各加工面間的相互位置精度，避免基準變換所產生的定位誤差，且簡化了機體加工工藝過程中的夾具設計和制造。

圖2加工機體挺桿孔工序簡圖

    然而，由于柴油機機體挺桿孔的位置特殊，當采用機體底面的“1面2孔”為精基準定位時，反而使該工序的夾具設計和制造復雜化，其缺點主要如下：

1 工件裝夾不方便，必須從側向推入推出，操作工人勞動強度大。

2 夾緊力與切削力、重力的方向相反，所需要的夾緊力大，且定位夾緊的穩定性差。

3 框架式的夾具結構，體積大，制造復雜，不便于測量、調整和觀察。

4 相應要求組合機床的高度尺寸大，造成重心高，影響切削的穩定性。

5 只適合單一品種的柴油機機體加工，當產品改型時，就不能適應。

改進定位方案和定位誤差計算

    針對圖1加工定位方案的不足，采用圖2所示的加工定位方案。以機體頂面E和兩氣缸孔(1面2孔)為定位基準，符合“基準重合”原則。只要該方案的定位誤差在允許范圍內，其夾具結構將大大簡化，夾具設計方便，制造成本下降；加工工件的裝夾便于調整，勞動強度也將減小，且所需夾緊力也小，夾緊方便、可靠，加工過程中也便于觀察。

    實現這一加工定位方案的關鍵是要保證加工后的挺桿孔中心線與凸輪軸孔中心線的垂直度，以滿足工件設計圖紙的精度要求。

    在加工機體挺桿孔前，機體底面S、頂面E、凸輪軸孔、汽缸孔等已加工好，因此在以頂面E和2汽缸孔為定位基準對挺桿孔進行加工時，影響挺桿孔中心線與凸輪軸孔中心線垂直度的因素主要有：

1 機體頂面E的平面度；

2 頂面E與底面S的平行度(因為加工時活動鉆模板與底面S接觸)；

3 凸輪軸孔中心線與頂面E的平行度；

4 加工挺桿孔刀桿的軸心線(主軸)與夾具定位面的垂直度。

    這些因素構成平面角度尺寸鏈如圖3所示。圖3中的挺桿孔中心線與凸輪軸孔中心線的垂直度是要最終間接保證的，是封閉環。

圖3 平面角度尺寸鏈

公差計算如下(計算中1165mm是機體的長度)：

按照圖紙設計加工，挺桿孔精加工前，達到的有關表面形位精度為：

1 機體頂面E的平面度允差a1=0.08 mm(在1165 mm長度上)；

2 頂面E與底面S的平行度允差a2=0.10 mm(在1165 mm長度上)；

3 凸輪軸孔中心線與頂面E的平行度允差a3=0.15 mm(在1165 mm長度上)；

4 刀桿軸心線(主軸)與夾具定位面的垂直度允差a5=0.01/300 ≈0.04/1 165 mm(由挺桿孔加工專用組合機床保證) 。

由概率算法計算封閉環公差a4的步驟如下。

1 求封閉環(挺桿孔中心線與凸輪軸孔中心線垂直度公差)a4'(在1 165 mm長度上)。

a4'=k(a1²+a2²+a3²+a5²)^½