葉片泵缸體加工工藝關鍵工序及夾具設計的研究

金正賓

摘 要：壓縮機缸體具有良好的密封性，位置精度要求高，加工難度大。本文通過對缸體加工進行合理工藝路線設計以及關鍵工序夾具設計成功解決批量生產中的難點。

關鍵詞：缸體 加工工藝 夾具 定位基準

在內燃機、變速箱、各類泵等機械機構中，缸體作為核心部件，在整個系統中的作用至關重要。一般來說，缸體的形狀復雜、壁薄，要求具有足夠的強度、硬度和剛性，具有良好的密封性，其形位公差精度高，加工制造難度大。尤其是葉片泵壓縮機作為家用空調的核心部件，其缸體結構更為典型，產品社會需求量大，要求使用壽命長，因此對加工工藝的要求高，生產和制造難度大。

一、零件特點

葉片泵壓縮機的缸體，為整體鑄造成型，結構形狀復雜，需加工的面、孔較多，壁厚不均，尺寸精度和位置精度要求高。其主要加工面有上下端面、外圓、內圓、螺紋孔、定位孔、緩沖孔、鉚釘孔、進氣孔、開槽孔、緩沖槽、斜槽等。缸體上下端面連接上、下支座，為偏心軸提供支撐；缸體內壁與葉片、環三者配合形成泵的高低壓區，其加工精度直接影響到整個泵體的裝配精度和工作性能，因此為保證缸體的加工精度，必須依靠高精度的設備、可靠的夾具與合理的加工工藝。

二、加工工藝設計

在保證產品質量的前提下，要充分考慮生產周期、設備、成本、夾具、環保等因素，根據企業自身實際，積極采用先進工藝和裝備，不斷提高企業工藝水平。加工設備以企業現有通用設備為主，以定制專用設備為輔，減少企業因為機種變更而帶來的更換機床的成本；夾具多采用專用夾具，設計結構簡單，裝夾定位可靠；夾緊方式多采用氣動、液壓夾緊方式，速度快、效率高。

先加工基準，后加工其他位置，先加工平面后加工孔，關鍵工序采用一次裝夾完成全部加工內容的方案，使工序盡量集中，以確保產品精度能滿足缸體工藝能力和設計圖樣技術要求。整個生產線采用濕式加工，要求在整個生產過程中做好防銹和產品保護，全部加工面嚴禁碰傷。

設計加工工藝路線為：粗車端面、內徑→粗車端面、外徑→精車端面、內徑→精車端面、外徑→鉆定位孔、銑斜槽→鉆鉚釘孔、緩沖孔→鉆螺紋孔定位孔→鉆螺紋孔→螺紋孔倒角→攻螺紋→鉆開槽孔→鉆三點焊孔、倒角→拋光、去毛刺→粗鉆進氣孔→精鉆進氣孔→銑緩沖槽→刻字→防銹包裝。

三、關鍵工序及夾具設計

1.粗、精車端面、內徑與外徑

機床采用通用數控車床，液壓三爪卡盤自動夾緊。加工順序：先粗車端面、內徑→粗車端面、外徑，然后再精車端面、內徑→精車端面、外徑。加工中互為基準，正、反面裝夾加工。夾具為通用三爪液壓自動夾頭，定位面直接在三爪卡盤上利用同心環車出。加工完成后除檢測加工尺寸外，還應檢查整個工件加工面有無黑皮、有無砂眼，工件在拆裝過程中嚴禁碰傷。

2.鉆定位孔、銑斜槽

加工位置如圖1所示。孔系位置精度要求高，而且其中兩個孔還將作為后續工序的定位基準孔，孔徑超過上偏差會導致后面工序定位誤差過大，超過下偏差會導致后續工序無法正常裝入夾具，對整個缸體零件加工的影響至關重要，因此需要采取在同一臺機床上一次裝夾完成加工。考慮到單一工件加工方式加工部位少，加工時間短，輔助裝夾占用時間過長，因此決定采用雙面旋轉工作臺加工中心，設計專用夾具，一次裝夾完成多個零件加工，這樣裝夾與加工同步進行，裝夾時間不額外占用C/T時間，加工效率大幅度提高。

夾具設計如圖2所示。采用支撐銷釘定位缸體下端面、缸體內徑套在內徑芯軸上、缸體小端向左側旋轉緊靠限位螺釘定位。在定位安裝完畢后采用壓板壓緊缸體。整個夾具設計力求簡單可靠、損壞后更換容易、成本低、可靠性好。

圖1 鉆定位孔、銑斜槽 圖2 加工中心夾具

3.鉆螺紋孔、定位孔

加工位置如圖3所示。采用多主軸專用機床，一次加工完成5個定位孔。夾具設計如圖4所示。采取缸體內徑對應內徑芯軸置入、定位孔套入定位銷中、整個缸體下端面緊貼支撐銷、液壓抱爪自動壓緊定位。

定位孔大小及位置將對后期鉆螺紋孔、功螺紋等產生重要影響，因此必須保證定位孔各項尺寸、位置準確合格。

圖3 螺紋定位孔 圖4 螺紋定位孔夾具

4.銑緩沖槽

加工位置如圖5所示。機床采用專用臥式銑床，刀具為圓盤狀鋸片銑刀。夾具設計如圖6所示。以定位孔和定位銷為定位基準，裝入工件，液壓抱爪壓緊。

圖5 銑緩沖槽 圖6 臥式銑床夾具

四、工藝調整與分析

在整個加工工藝流程中，工序3，分為兩個工步，可以采用雙主軸機床和旋轉式或者移動式工作臺，一次裝夾完成鉚釘孔、緩沖孔加工。這樣可以減少占地和人工，降低勞動強度，但會相應降低機床的通用性，增加機床設計、制造成本，對于機種更換、加工零件變動，會帶來設備調整的困難。

在第4～8道工序中，可以采用多主軸專用機床，這樣可以使工序集中，減少零件裝夾次數，減小定位誤差，減少零件在裝夾和周轉過程中的碰傷機會。但會相應降低機床通用性，增加機床設計、制造周期和成本，對于機種更換、加工零件變動會帶來設備調整的困難。

在第11、12道工序中，可以采用雙主軸、雙工位專用機床，一次裝夾完成粗鉆進氣孔、精鉆進氣孔，減少裝夾次數。由于在粗鉆進氣孔完成后，如果在精鉆進氣孔工序中夾具磨損定位誤差偏大，會造成精鉆進氣孔時鉆偏或除料不均勻導致報廢。

五、總結

通過合理安排加工工藝，有效利用工廠現有機床，減少了企業設備投入成本。采用大型動柱式雙工作臺加工中心、數控車床加工核心部位，工序相對集中，保證了零件的尺寸精度和位置精度。采用普通鉆床等經濟型通用設備完成其他位置加工，降低設備購置費用。盡可能減少專用機床的使用量，以增加設備的通用性。裝夾工件多采用專用設計夾具，提供準確、可靠的定位，提高裝夾效率，為高品質、高效率生產提供保障。長時間生產驗證表明，此設計能夠滿足年生產600萬件的批量生產任務，加工出的產品精度高、廢品率低、生產成本低、生產效率高。

參考文獻：

[1]龐浩.數控加工工藝[M].杭州：浙江大學出版社，2005.

（作者單位：惠州市技師學院）