摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸外圓磨床夾具的改進(jìn)

1、摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸外圓磨床夾具的改善 本文主要分析了摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸磨削工藝，找出原夾具在制定上對(duì)不同機(jī)型生產(chǎn)存在著局限性， 且原夾具加工難度大、精度要求高。本文提出改善夾具的夾緊定位方式，統(tǒng)合了加工不同機(jī)型的夾具，實(shí)現(xiàn)了提升機(jī)型切換效率和降低制造成本的目的。 社會(huì)發(fā)展日益要求環(huán)保，五羊一本田摩托(廣州)始終致力于增加產(chǎn)品科技含量，促進(jìn)摩托車行業(yè)品質(zhì)的提升，使事業(yè)與世界環(huán)境共同發(fā)展。通過技術(shù)攻關(guān)和革新、開發(fā)環(huán)保產(chǎn)品，生產(chǎn)的摩托車在2005年滿足了歐洲2號(hào)排放標(biāo)準(zhǔn)，2006年又推出國(guó)內(nèi)第一款集歐排放標(biāo)準(zhǔn)、電噴、水冷于一身的新產(chǎn)品，在2009年該車型成為國(guó)內(nèi)第一款取得國(guó)家全項(xiàng)許可(公告、環(huán)保以

2、及3c)的國(guó)III車型。2021年更是采納領(lǐng)先的電噴技術(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)上的核心二號(hào)技術(shù)及OTR技術(shù)，并采納觸媒對(duì)應(yīng)排放污染物控制，以符合國(guó)家新出臺(tái)的國(guó)III排放環(huán)保法規(guī)要求，于7月份共推出十款達(dá)到國(guó)III排放標(biāo)準(zhǔn)的新產(chǎn)品。直至2021年，五羊本田每年都會(huì)推出十款以上的新產(chǎn)品到國(guó)內(nèi)以及海外市場(chǎng)，新產(chǎn)品的誕生，發(fā)動(dòng)機(jī)中的凸輪軸組件也因應(yīng)發(fā)生設(shè)變。 我司有兩條凸輪軸生產(chǎn)線，通過改換工裝、夾具實(shí)現(xiàn)全機(jī)型凸輪軸總成的加工。新產(chǎn)品的導(dǎo)人，必須配置相適宜的工裝夾具，而現(xiàn)代的生產(chǎn)是講求效率和成本的，本文表達(dá)的是通過改善凸輪軸的外圓磨床夾具，以最少的投入實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的生產(chǎn)和快速的加工機(jī)型切換。 凸輪軸磨床工序工藝分析

3、目前，我司采納一臺(tái)外圓磨床一次同時(shí)加工凸輪軸全部軸徑。該工藝特點(diǎn)，一次定位完成所有軸徑的精加工，加工精度高，投資少，僅需要一臺(tái)設(shè)備。 我們知道，實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的工裝夾具關(guān)鍵因素是定位與夾緊。關(guān)于軸類零件，一般以中心孔定位，相對(duì)比較簡(jiǎn)單，且容易實(shí)現(xiàn)。至于夾緊，則依據(jù)零件、工藝的特點(diǎn)，采用適當(dāng)?shù)膴A緊方式實(shí)現(xiàn)加工。凸輪軸也是軸類零件，也以中心孔定位的。夾緊機(jī)構(gòu)則依據(jù)加工零件的結(jié)構(gòu)不同，分有兩種類型。一類是以KZL為代表的，利用工件端面的鍵槽，夾具采納棘子與鍵槽配合，頂尖夾緊，驅(qū)動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)磨削以下簡(jiǎn)稱：棘子驅(qū)動(dòng)頂尖夾緊。另一類是以KVJ為代表，利用工件端面的油孔，采納漲芯夾具夾緊油孔內(nèi)壁驅(qū)動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)

4、，然后頂尖夾緊，實(shí)現(xiàn)磨削以下簡(jiǎn)稱：漲芯驅(qū)動(dòng)頂尖夾緊。兩類夾緊方式如圖2所示。 原夾具的分析以及問題的提出 "棘子驅(qū)動(dòng)頂尖夾緊'與"漲芯驅(qū)動(dòng)頂尖夾緊'，兩種驅(qū)動(dòng)夾緊方式完全不同。棘子驅(qū)動(dòng)夾具簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)元件與夾緊部件分開，即頂尖與棘子分開，制作成本低，安裝調(diào)整也方便、快捷。而漲芯驅(qū)動(dòng)夾具復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)元件與夾緊部件合為一體，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作精度要求高，目前均從日本進(jìn)口，每套漲芯夾具約3萬(wàn)元，使用成本相當(dāng)昂貴。漲芯夾具安裝調(diào)整也較復(fù)雜，特別是，兩種夾具切換時(shí)，耗時(shí)長(zhǎng)達(dá)60分鐘以上。 而目前我司兩條凸輪軸生產(chǎn)線的節(jié)拍35秒/件，要求機(jī)型切換時(shí)間30分鐘。凸輪軸磨多級(jí)外圓工

5、序的機(jī)型切換時(shí)間長(zhǎng)達(dá)60分鐘以上，是整條生產(chǎn)線耗時(shí)最長(zhǎng)的，其中，切換砂輪25分鐘，切換工裝夾具35分鐘，嚴(yán)重影響生產(chǎn)線的效率。 目前，摩托車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越加激烈，生產(chǎn)機(jī)型越來越多，導(dǎo)致生產(chǎn)機(jī)型切換更加頻繁。雖然我司歷經(jīng)多年的FOG生產(chǎn)能力提升活動(dòng)推動(dòng)，本工序機(jī)型切換時(shí)間長(zhǎng)的問題依舊沒解決，已成為抑制整條生產(chǎn)線生產(chǎn)能力的瓶頸。 新夾具的構(gòu)思 我們知道，磨削外圓時(shí)，作用于工件和砂輪上的磨削力可以分解為互相垂直的三個(gè)分力，即沿砂輪切向的切向磨削力Ft，沿砂輪徑向的法向磨削力Fn，以及沿砂輪軸向的軸向磨削力Fa。在外圓磨削過程中，工裝夾具的驅(qū)動(dòng)夾緊力主要克服切向磨削力，驅(qū)使工件旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)磨削。當(dāng)切向磨削力大

6、于驅(qū)動(dòng)夾緊力時(shí)，工件會(huì)出現(xiàn)打滑甚至脫離夾具的狀況。因此，我們有個(gè)大膽的假設(shè)：能否通過頭架頂尖上"磨削法向磨削力'和"尾座頂尖推力'，使頭架頂尖與工件產(chǎn)生的摩擦力克服切向磨削力，驅(qū)動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)的，實(shí)現(xiàn)磨削。統(tǒng)合兩種夾具為兩頂尖驅(qū)動(dòng)夾緊其中一頂尖為活動(dòng)頂尖，實(shí)現(xiàn)機(jī)型切換時(shí)間中的工裝夾具切換時(shí)間為零。 依據(jù)工藝夾具制定要求，精加工過程中，一般夾具安全系數(shù)為1.52.0，即尾座頂尖總推力應(yīng)大于72.6N，磨削夾緊力才是充足的、安全的。 我司使用進(jìn)口日本豐田工機(jī)GL5P-32型外圓磨床磨削凸輪軸各級(jí)軸徑，其尾座頂尖工作推力由彈簧控制，且其彈簧力可調(diào)。豐田工機(jī)GL5P-3

7、2型外圓磨床尾座頂尖彈簧力：MIN 245N，MAX 1076N。因此，設(shè)備的尾座頂尖推力永大于假設(shè)所需安全值。所以，假設(shè)是可以實(shí)現(xiàn)的。 新工藝驗(yàn)證： 依據(jù)以上分析論證，將設(shè)備尾座固定頂尖變更為回轉(zhuǎn)頂尖，尾座頂尖推力設(shè)定為設(shè)備最小值245N。對(duì)以下兩組磨削參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。 實(shí)際驗(yàn)證結(jié)果也證實(shí)：我們的假設(shè)是可行的。 新夾具投入使用的效果 新驅(qū)動(dòng)夾具全面實(shí)施后，檢測(cè)產(chǎn)品加工精度CP值均與原工藝一致，均達(dá)1.33以上。項(xiàng)目實(shí)施后，跟蹤回轉(zhuǎn)頂尖使用壽命均長(zhǎng)達(dá)14個(gè)月以上，滿足我們預(yù)定壽命1年或加工35萬(wàn)件以上。 新驅(qū)動(dòng)夾具：取消了專用的夾緊驅(qū)動(dòng)裝置，兩類不同結(jié)構(gòu)的凸輪軸統(tǒng)一由兩頂尖定位兼驅(qū)動(dòng)夾緊，各機(jī)種工裝簡(jiǎn)單、統(tǒng)一，機(jī)型切換方便快捷，由于統(tǒng)合了兩種夾具，機(jī)型切換時(shí)間中的工裝夾具切換時(shí)間變?yōu)榱悖偟臅r(shí)間由原來60分鐘以上縮短至30分鐘以內(nèi)，大大的提升了生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。 現(xiàn)在社會(huì)發(fā)展日新月異，產(chǎn)品更新?lián)Q代越來越快。企業(yè)的生產(chǎn)制造模