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前言
汽车发动机排气门的摇臂配合凸轮轴适时开门，完成发动机的进气和排气。它是汽车发动机的核心部件。因此，摇臂的质量直接影响发动机的性能。为满足高质量、高效率加工的要求，需要设计专用工装，解决传统加工工艺工艺路线长、生产效率低的问题。
一
气门摇臂油槽车削工装夹具设计
1、设计思路如图1所示，零件为发动机气门摇臂，主体为压入铸件内孔的QSn4-4-2.5铜套，硬度为170~180HB。切削性能好。待加工铜套内孔表面开有宽3mm、深（0.3±1）mm的封闭环形油槽，主要控制油槽轴向位置在9mm和19mm处. 由于加工批量大，选择在车床上加工，采用仿形夹具，结构简单，操作方便，实际使用效果良好。
图1 发动机气门摇臂
2、夹具结构及工作原理 (1)夹具结构如图2所示，定位轴1与前模2通过平键3连接，定位套8通过螺钉7紧固在前模2上。工件定位在带内孔和端面的定位套8上。开口压板5采用开口形式，便于装卸工件，其中心部位有一通孔，便于车刀伸入工件内孔表面。前者下方的滑轮12通过过渡座11固定在床身导轨上。
图2 气门摇臂夹具 1-定位轴 2-成型机 3-平键 4-压紧螺钉 5-开口板 6-螺母 7-螺钉 8-定位套 9-定位销 10-工件 11-过渡座 12-皮带轮（ 2）工作原理松开螺母6打开开口压板5，将工件放在定位套8上，然后夹紧。将刀具从开口压板5的中心孔伸出到内孔表面的指定位置后固定，启动车床，主轴和定位轴一起转动，带动母台一起转动与工件。由于前者下方的滑轮12纵向固定在床身导轨上，因此前者被迫带动工件沿外圆槽纵向移动。工件油槽的宽度由刀具决定，深度由车床中间滑板控制，闭合形状由模型外圆的环形槽决定。工件油槽的轴向位置由成型机2、定位销9、过渡座11和车床刀架的相对固定位置确定。
(3)本夹具的关键部件包括定位轴1、母模2和定位套8，它们的制造和精度要求非常重要。①定位轴：毛坯在粗车后调质，半精车后高频淬火，然后利用统一参考原理定位中心孔，莫氏锥度表面和前端定位轴颈完成。
②成型：外圆上的环形槽起成型作用，同时工件通过定位套8固定在其上，起支撑和连接作用。
③定位套：起定位作用。工件内孔与端面的定位被限制在5个自由度，另一个旋转自由度被定位销9限制。工件在夹具中完全定位。
3、夹具结构特点 夹具和工件随车床主轴一起旋转，夹具平衡性好。被加工工件表面为旋转环状封闭油槽，夹具起定心作用。该夹具通用性好，只要更换母模和定位套即可加工其他同类工件。夹具操作方便，加工质量稳定。
二
气门摇臂端面车削离心夹具
图3 气门摇臂零件图
1、改进前的零件夹具如图3所示，该零件为发动机气门摇臂。主体为铸钢内孔压入材质为QSn4-4-2.5的铜套。硬度170~180HB，切削性能好。结合工件的材料性能和零件的具体特点，先加工钢件的内孔和端面，然后压入铜套，再压入铜套后的内孔和端面按下通过转动完成。零件内孔加工完成后，以加工后的内孔为精基准，对车削端面进行定位。
图 4 整体式弹性伸缩心轴夹具
2、改进夹具结构及工作原理图4整体弹性伸缩芯轴夹具加工效率不高，改进夹具设计钻模夹具是什么，采用端面车削离心夹具如图5，该夹具采用离心式用力夹紧工件加工气门摇臂轴孔两端面。
夹具的具体使用方法是：夹具本体1左侧做成莫氏5号锥度与车床主轴孔连接；工件安装在弹性夹头7上。车削工件第一端面时，工件的轴向位置由对刀杆6上的V形槽确定，端面朝向刀具；车第二端面时，取下对刀杆6定位。套筒8上的E端面确定工件的轴向位置，用于对刀，柱销5起防转支撑作用。
图5 端车离心夹具 1-夹体 2-飞锤 3-销轴 4-拉杆 5-销 6-对刀杆 7-弹性夹头 8-定位套 9-压板 10-压簧 11-护罩
3、夹具设计制造要点本夹具的关键部件包括夹体1、飞锤2、弹性夹头7和定位套8，它们的制造和精度要求非常重要。夹体1左侧应做成莫氏锥面，与车床主轴锥孔的接触面应达到85%以上，否则会增大夹紧误差。飞摆的作用是在主轴旋转时产生离心力，使飞摆2绕销轴3旋转，从而夹紧工件。弹性夹头负责夹紧和定位。定位套起到支撑和定位弹性夹头的双重作用。
4、夹具的结构特点经生产实践证明，改进后的夹具具有以下优点：
(1)夹具和工件随车床主轴一起旋转，夹具平衡性好。(2)夹具结构紧凑合理，装卸工件快速可靠，操作方便，加工质量稳定，生产效率显着提高，非常适合批量加工。(3)该夹具通用性好，只要更换定位套、弹性夹头和对刀杆，即可加工其他同类型工件，调整方便快捷。(4)夹具寿命长。
二
汽车发动机摇臂体数控加工夹具设计
图6 汽车发动机摇臂
图7 汽车发动机摇臂传统加工工艺路线图 随着科学技术的发展，特别是计算机科学技术的发展，加工企业的生产方式发生了根本性的变化，成为发展的突破口加工企业的过程。与传统加工相比，加工在一些关键技术上具有很大优势。现利用CNC加工工艺的特点，对摇臂体的加工工艺进行优化。带转台的数控立式加工中心工艺流程安排如下：
工序一：采用图8所示的装夹方式钻模夹具是什么，可以加工两端孔的端面、内孔和倒角。
图8 工艺一 加工图 工艺二：采用图9所示的装夹方法，定位内孔和一个端面，用三面刃铣刀加工出凹槽和两个外侧，钻孔和铰孔。
图9 工艺2 加工图 工艺3：采用图10所示的装夹方式，用两个孔和孔的上表面定位加工3个油孔，2.5深的孔可采用枪钻加工，内冷，更有利于深孔排屑。
图10 工序3 加工示意图 工序4：采用图11所示的装夹方式，利用两孔和孔的上端进行定位加工，特征元件在顶孔。
图11 进程4的处理图
结语
采用上述汽车摇臂加工工艺和专用夹具，可实现小批量装夹，减少换刀时间。工件夹紧采用液压夹紧方式，既减轻了劳动强度，又便于控制工件的夹紧力。有效防止工件变形。另外，在刀具选择方面，可以采用一些专用刀具，以提高加工效率。例如，在工件上加工深孔时，用带内冷的枪钻代替普通钻头，加工效率可提高数倍。
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