[发明专利]曲柄圆滑块组合式曲轴的加工方法及其专用夹具

说明书

技术领域

 本发明涉及曲柄圆滑块机构，特别是曲柄圆滑块机构组合式曲轴的加工方法。本发明同时提供用于该方法的专用夹具。

背景技术

曲柄圆滑块机构是一种用于替代传统的曲柄连杆机构的往复-旋转运动转换机构，该机构中没有连杆，使整个机构的尺寸能够小于传统的曲柄连杆机构，并且整个机构的动平衡效果显著改善。

在上述机构中，圆滑块需要通过其偏心孔套在曲轴的曲柄销上，由于曲轴的两端设置有曲柄、主轴颈，曲柄销封闭在中间，装配时，圆滑块没有直接套在曲柄销上的安装条件。

为解决上述问题，可以将圆滑块设计为组合式圆滑块，即圆滑块在偏心孔位置分开为两个部分，两个部分可以通过螺栓等零件组合在一起，这样，就可以将上述圆滑块安装在曲柄销上。由于上述方式明显削弱了圆滑块的强度，在实践中一般不会采用这种设计。

另外一个比较可行的解决方案是采用组合式曲轴。名称为“用于内燃机或压缩机曲轴的零件、曲轴及内燃机、压缩机”，专利申请号为200810226417.4的中国专利即提供了一种组合式曲轴。根据不同的具体情况，该组合式曲轴有不同的具体形式。以该专利的说明书具体实施方式的第一实施例提供的一种小型二冲程单缸发动机的组合曲轴为例，该曲轴包括一个单拐和一个曲柄，所述单拐上设置曲柄销，该曲柄销一端设置有主轴颈和曲柄臂，另一端开放。所述曲柄销的开放的端部设计为锥端，该锥端与曲柄上设置的锥孔相配合。安装时，将圆滑块通过上述曲柄销的开放的端部套入后，再将所述曲柄与曲柄销相配合，将两个零件安装在一起，形成完整的曲轴。上述实施例只是该专利提供的一个实施例，在该专利中，还提供了采用双拐机构和两个单独制成的曲柄形成的组合曲轴的形式，以及其它更为复杂的组合式曲轴。

上述组合式曲轴解决了圆滑块与曲轴装配的问题，并且不会出现采用前述的组合式圆滑块方案造成的圆滑块的强度的显著下降。通过上述专利申请中公开的曲柄和单拐（或者双拐）的特殊的定位结构设计，能够保证曲柄、曲柄销、曲轴颈各个部分的相位关系准确，保证曲柄销轴线和曲轴轴线平行共面，并具有良好的可拆卸性。因此，采用上述组合式曲轴成为曲柄圆滑块机构的最佳选择。

但是，上述曲轴本身的加工存在很多难点。对于曲轴而言，确保曲柄销轴线和曲轴轴线平行共面等形位关系非常重要。组成上述组合式曲轴的不同零件加工后，组合在一起形成完整的曲轴时，通常无法满足曲轴各部分的形位关系的要求。

为了解决上述问题，需要采用更为合适的零件加工方法。

发明内容

本发明提供曲柄圆滑块组合式曲轴的加工方法，该方法能够保证组合式曲轴各个部分加工完成后组装成为完整曲轴时，曲轴各个部分的形位关系符合设计要求。

本发明同时提供一种用于上述加工方法的专用夹具。

本发明提供一种加工曲柄圆滑块组合式曲轴的方法，

采用具有完整曲轴形状的曲轴毛坯作为加工原料；

夹持曲轴毛坯的外周面，在其轴向的两端面加工中心孔，以及切削曲轴两端面为平面；

以两端面中心孔为基准，在曲轴毛坯轴向的两端，分别从端面向内加工一段外周面，获得位于曲轴毛坯两端的光滑外周面；

以专用夹具的定位块以内止口从曲轴毛坯两端套装在上述光滑外周面上，将其旋转到合适的位置，并通过定位结构将两端的定位块固定为一体；所述合适位置，即两端的定位块的曲柄销定位孔连线通过曲轴毛坯曲柄销段的大致中心位置；所述定位块的内止口内径与其套装的光滑外周面的外径尺寸相配；

以钻头通过所述定位块的曲柄销定位孔，在曲轴毛坯两端面打出曲柄销中心孔；

去除夹具；

以中心孔为定位基准，加工曲轴毛坯的主轴颈外周面、曲柄外周面；以及以所述曲柄销中心孔为定位基准，加工曲柄销各段外周面，包括曲柄销圆柱段的外周面、曲柄销前端的锥面、曲柄销与曲柄的过渡段外周面；

垂直于曲轴轴线分切该曲轴，将其分为曲柄段、曲拐段，其中曲柄段包括曲柄销与曲柄的过渡段；

以所述过渡段外周面为基准，以该曲柄的外端面上的曲柄销中心孔为中心，在曲柄上加工与曲柄销前端锥面对应的锥孔；

将曲柄段的过渡段以及轴向的多余长度切除，获得所需尺寸的曲柄。