[资料]浅谈柴油机排气摇臂钻模设计

1、浅谈柴油机排气摇臂钻模设计许亚南（常州铁道高等职业技术学校机械工程系江苏常州213011）摘 要：内燃机车柴油机排气摇臂零件上二孔的钻、扩、钱加工，为提高劳动生产 率，保证加工质量，利用钻模来进行加工，主要阐述了钻模的结构设计方案和使用中应 注意的要点。关键词：排气摇臂；钻模；结构设计；使用1 前言随着铁路的大提速，线路上运行的高速机车及相应铁路配件的数量急剧 上升，我校实习工厂所承接的内燃机柴油机配件排气摇臂（如图1所示，该 零件的作用是用来控制柴油机进气和排气的。）生产批量也由原来的小批生 产转向中批量生产，原来零件加工是釆用钳工划线以后在机床上根据钳工所 划线来找止加工，工件加工精度的保

2、证依靠工人的技术水平和工人劳动的认 真程度，因此产品时常会出现质量问题，并且工件在机床上装夹调整困难， 工人劳动强度大，劳动生产率不能有效提高，其已不能适应现在的生产规模。 为适应生产需要，对零件的工艺规程进行修订，零件在机床上采用专用夹具 来加工，本文主要论述该零件上2个018的孔的钻、扩、較加工工序所用专 用夹具的设计过程。图1柴油机排气摇臂零件图2零件的结构分析通过对零件图的工艺结构分析可知，在本工序z前已完成了对。60孔及 该孔两端面的加工，在铳床上完成了三面的加工，而该工序同时要完成两端 2个018孔钻、扩、较加工，加工部位的加工要求主要有：(1) 2孔本身的精度。(2) 左边的螺纹

3、底孔轴线与060孔前边的端面距离为15. 5mm,与060 孔的中心距尺寸为116.50(3) 右边的oisr25孔轴线与060孔的另一个端面距离为15. 5mm,与 60孔的中心距尺寸为153.5評o(4) 2孔中心与下平面的垂直度要求。对上述要求分析得到，中心距公差等级为it10级，垂直度公差为未注 公差，同时左边孔为螺纹底孔，要求不高，右边孔的公差等级为tt8级，因 此精度要求不高。工序基准为060孑l、060孔的两端面、两端的下平面。 由于零件的结构决定了两端加工部位伸出长度较长，刚性差，加工时容易产 生变形和振动，影响加工精度，因此在夹具设计时要解决之。通过上述分析, 设计制作了如图

4、2所示的钻模，通过一次装夹完成2个孔的钻、扩、较的加 工。3确定夹具定位方案3.1确定需要限制的自由度从加工耍求考虑，在工件上钻通孔，在孔的长度方向上的移动自由度可 以不限制，其余的5个自由度是要限制的。但是为了承受切削力、简化定位 装置的结构等方面的考虑，确定采用限制工件6个口由度，实现完全定位。3.2选择定位基面和定位元件在选择定位基面布置支承点限制自由度时，我们设计了 2种方案。第1 种以工件加工过的内孔60畀彳设置2个支承点和在端面设置3个支承点定 位，在左端设置1个定位支承点限制1个自由度，这样共限制工件6个自由 度，实现完全定位。第2种方案是利用082的外圆定位限制4个自由度，利

5、用端面定位限制1个自由度，在左端设置1个定位支承点限制1个自由度， 共限制6个自由度，实现完全定位。通过对上述这2种定位方案的分析比较 得出，第2种方案中采用的是毛坯表面作为主要定位表面，对保证加工精度 不利，并且夹紧机构也不好设计。而第1种定位方案是利用加工过的表血作 为主要定位表面，对保证加工精度有利，并且也有利于夹紧机构的设计。综 合考虑确定采用第1种定位方案。具体定位元件采用1台阶销和一可调支承 来实现。台阶销与夹具体利用定位销、螺钉联接。4确定夹具夹紧方案在确定夹具的夹紧方案时，根据工件的生产类型确定采用手动夹紧。根 据夹紧力的确定原则和夹紧机构力求结构简单、操作方便、便于制造和维修

6、, 确定工件的夹紧利用螺旋机构来实现，在台阶销轴的一端加工一螺栓，用螺 母、螺栓拧紧夹紧工件，为了便于快速装卸工件，使用开口垫圈。由于右边 的加工部位远离夹紧点，并且零件的刚性差，在加工过程中容易产生变形和 振动，影响零件的加工精度。所以，在右侧设置一辅助支承，以提高刚性。 5确定夹具其他元件5.1确定夹具体夹具上的各种装置和元件是通过夹具体连接成一个整体的，因此夹具体必须具有适当的精度和尺寸稳定性；有足够的强度和刚度；有良好的结构工 艺性；排屑方便；在机床上安装稳定可靠等性能。为此确定选用工艺性好， 具有较好的抗压强度、刚度和抗振性的铸造夹具体，材料为常用的ht200o 5.2确定钻模板钻模

7、板是用于安装钻套，并确定钻套在钻模上的正确位置。为此确定选 用结构简单、钻孔精度高的固定式钻模板。为使钻模板在装配时可调整位置, 钻模板与夹具体采用螺钉和销钉联接。因为两边要加工，因此采用一块整体 式钻模板。5.3确定钻套钻套是用来引导刀具加工，以保证被加工孔的位置精度和提高工艺系统 的刚度。而本工序需完成对工件的钻、扩、较的加工，为了能在加工过程中 快速更换不同孔径的钻套，确定采用快换钻套。钻套导向孔的基本尺寸取刀 具的最大极限尺寸，钻孔时其公差取f8,扩孔时其公差取f7,较孔时其公 差取g7。钻套的高度尺寸由于三者的孔径尺寸没有多大的变化，故取一样的 尺寸，为20 mm。钻套底部与工件表面

8、间的距离，为了排屑的方便和刀具的 刚度和孔的加工精度，确定为8 mm。综上所述，确定了夹具的总体结构，具体结构如图2所示。图2柴油机排气摇臂钻模结构图1一夹具体 2可调支承 3钻模板 4、6快换钻套5定位芯轴 7辅助支承6夹具的使用方法(1) 在加工一批零件的第一个工件的时候，左边可调支承要调整一次,调整时先拧松锁紧螺母，调节可调支承的位置，使加工孔的下端面调到水平 为止，具体用百分表及表座进行。调整完毕后，拧紧锁紧螺母，在一批零件 的加工中，可调支承就作为固定支承用。(2) 右边的辅助支承在加工每个零件时祁要调整一次，具体的调整过程为：零件加工完毕后，拧松的锁紧螺母，并调节辅助支承向下使之与工件 脱开一定的距离，待加工好的工件卸下，装上新工件并定位夹紧后，再调节 辅助支承向上与工件接触，然后拧紧锁紧螺母，起到提高刚性的作用后加工 工件。(3) 在加工工件时，钻套的使用一定要准确，钻孔时要用钻孔用的钻套，扩孔时要用