闭式压力机一种偏心齿轮加工机构

张 远，吴 强，厉 慧，李广娟

（江苏省徐州锻压机床厂集团有限公司，江苏 徐州 221116）

1 引言

在闭式单双点压力机中，为了使结构紧凑，提高刚性，以铸代锻，常用偏心齿轮（图1）来作为产生压力的曲柄回转机构，扭矩由齿轮直接传给偏心圆柱，心轴固定在床身上，只承受弯曲和剪切。但是这种偏心齿轮的加工较为繁琐，特别是其偏心距的保证较为困难。目前，其偏心圆柱的加工主要是在立式车床上车削完成，车床的工作旋转台大都没有调整偏心的功能，其加工精度完全靠操作者反复测量、敲击、挪移来最终达到，过程复杂、费时费力。为了解决这一难题，结合偏心齿轮的结构特点，我们查阅了很多加工偏心回转体的资料，设计了本文介绍的机械结构，来进行偏心回转体的车削加工。

图1 偏心齿轮示意图

2 工艺分析

偏心是机械零件设计过程中一种特殊的结构形式，它是指工件的外圆和外圆之间的轴线相互平行且不相重合，或工件的外圆和内孔的轴线相互平行且不相重合，两条相互平行轴线之间的距离成为偏心距。偏心零件的加工方法很多，常用的是车削加工，车削加工有三爪、四爪偏心装夹加工，顶尖顶持偏心孔夹持加工等。但对于一些偏心距较大、重量较重的大型偏心回转体来说，上述加工方法就有很大的局限性、甚至行不通。就像图1所示尺寸规格的偏心齿轮，偏心圆柱体ø850f7全长466.5mm，其左端还有与其同轴线的ø930过渡圆柱体，偏心距250mm±0.5mm，数量10件。材料采用ZG310-570,毛坯外径ø960mm，该零件的主要特征就是偏心，左端齿轮的外圆与中心孔同心，右端是两个同心的圆柱体，由于该零件的齿轮外圆、端面、中心孔以及右面两圆柱的外圆表面的位置精度要求较高（表面光洁度也较高），而且偏心距较大，装夹加工都比较困难。

目前常用的方法中，哪种可以加工图1所示大型偏心回转零件呢？以图2所示为例，为在立式车床的四爪卡盘旋转台上进行调整车削偏心体。其方法大致是：在四爪卡盘的一个卡爪上增加一个垫块，使工件产生偏心来进行车削。偏心垫的厚度计算大致如下：

式中：e——工件偏心距，mm；

K——偏心距修正值，正负值按实测结果定，mm；

Δe——试车削后实测偏心距误差，mm；

e测——试车削后，实测偏心距，mm。

可见，如果采用这种方法对图1所示偏心齿轮的偏心圆柱进行车削加工，将要进行多少次的工件起吊、挪移呢？相信有立式车床操作经验者都会感到繁琐棘手。

图2 四爪卡盘调整车削偏心体

3 解决措施

根据我公司机加工分厂的实际情况，针对图1所示偏心齿轮零件的尺寸精度要求，选择在立式车床上进行该类偏心回转体的加工。由于批量较大，为节约装夹时间，提高生产率，设计了一套偏心圆柱体车削机构，如图3所示。这种偏心圆柱体的车削机构旋台加工偏心齿轮时方便，节省生产时间，加工精度高，通用性强。同时可直接作为立式车床的旋转工作台使用，满足正常对无偏心结构回转体加工的需要。

图3 偏心圆柱体车削机构

采用图3机构对图1所示偏心圆柱体进行加工时，不需要任何计算和附加其他零件，参照被加工零件的图纸，找到偏心距，按照以下方法即可进行加工。方法为：用手柄7旋动丝杠11外端的螺母8，可使指针滑块12沿着丝杠11轴向运动，从而调节镶在指针滑块12中的芯轴4轴心与起支撑作用的圆底盘14轴心的距离，通过圆底盘14上的中心指示线和指针滑块12上的指针可以测量出芯轴4轴心与圆底盘14轴心之间的距离，使该距离等于偏心圆柱3-1和齿轮外圆3-2的偏心距，锁紧指针滑块12，此时，齿轮外圆3-2的轴心与芯轴4的轴心重合，偏心圆柱3-1的轴心与圆底盘14的轴心也重合，完成对偏心齿轮3的径向定位，同时移动游动滑块10，使偏心齿轮3的顶齿槽卡住定位棒5，并用塞尺测量定位棒5两侧的齿槽间隙，以芯轴4中心线为轴轻微旋转偏心齿轮3，确保定位棒5两侧的齿槽间隙相等，完成对偏心齿轮的周向定位。整个过程必须轻放，以免冲撞芯轴4，造成指针滑块12偏移而失去精度；然后销钉锁紧偏心齿轮3，刀具找正圆底盘14的中心，把圆底盘14锁紧在立式车床工作台上，就可以对偏心齿轮3的偏心圆柱3-1进行加工了。

在加工时，需要注意以下事项：①作为零件加工的常规工艺流程，使用该结构加工零件前，对毛坯进行划线、按线找正是必要的，而且在划线过程中要仔细检查，力求每一步都划得精准、清晰；②如图1所示大型偏心回转体，材质以铸件较多，产生零件内部组织缺陷（如气孔、砂眼等）的可能性较大，很可能出现断续切削、影响刀具的加工精准度。所以在加工前，对零件的组织探伤也是很有必要的。

4 结语

作为本结构的改进，以圆底盘14的轴心处为对称点，在圆底盘14的丝杠对称处设置一件事先计算好重量的配重铁1，配重铁1用螺栓2与圆底盘14紧固在一起，用来平衡被加工工件的偏心部分带来的离心力，使整套结构平衡旋转，提高了加工过程的安全系数。同时，为更加方便快捷地测量芯轴4轴心与圆底盘14轴心之间的距离，圆底盘14上设有刻度线，刻度线沿着丝杠槽两侧边缘设置，刻度线的零线与圆底盘14上的中心指示线重合。如此，增加了简单的计算和配重，再使用该机构车削偏心回转体零件时，偏心精度就更加容易保证了。

[1]殷国富，徐 雷.机床夹具设计手册[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]何德誉.曲柄压力机[M].北京：机械工业出版社，1987.

[3]秦 剑.双点冲床偏心套偏心距超差的补救[J].锻压装备与制造技术，2010，45（2）.

[4]梁化春.曲轴偏心轴径加工工艺方案探讨[J].锻压装备与制造技术，2009，44（1）.

[5]孙凤林.偏心轮的车床加工夹具设计[J].机械工程师，2001，（5）.