葉片泵缸體加工工藝關(guān)鍵工序及夾具設(shè)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(shè)計以及關(guān)鍵工序夾具設(shè)計成功解決批量生產(chǎn)中的難點。

關(guān)鍵詞：缸體 加工工藝 夾具 定位基準

在內(nèi)燃機、變速箱、各類泵等機械機構(gòu)中，缸體作為核心部件，在整個系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要。一般來說，缸體的形狀復(fù)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(diào)的核心部件，其缸體結(jié)構(gòu)更為典型，產(chǎn)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(chǎn)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(jié)構(gòu)形狀復(fù)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(nèi)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(nèi)壁與葉片、環(huán)三者配合形成泵的高低壓區(qū)，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(shè)備、可靠的夾具與合理的加工工藝。

二、加工工藝設(shè)計

在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，要充分考慮生產(chǎn)周期、設(shè)備、成本、夾具、環(huán)保等因素，根據(jù)企業(yè)自身實際，積極采用先進工藝和裝備，不斷提高企業(yè)工藝水平。加工設(shè)備以企業(yè)現(xiàn)有通用設(shè)備為主，以定制專用設(shè)備為輔，減少企業(yè)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(shè)計結(jié)構(gòu)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(guān)鍵工序采用一次裝夾完成全部加工內(nèi)容的方案，使工序盡量集中，以確保產(chǎn)品精度能滿足缸體工藝能力和設(shè)計圖樣技術(shù)要求。整個生產(chǎn)線采用濕式加工，要求在整個生產(chǎn)過程中做好防銹和產(chǎn)品保護，全部加工面嚴禁碰傷。

設(shè)計加工工藝路線為：粗車端面、內(nèi)徑→粗車端面、外徑→精車端面、內(nèi)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(guān)鍵工序及夾具設(shè)計

1.粗、精車端面、內(nèi)徑與外徑

機床采用通用數(shù)控車床，液壓三爪卡盤自動夾緊。加工順序：先粗車端面、內(nèi)徑→粗車端面、外徑，然后再精車端面、內(nèi)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(huán)車出。加工完成后除檢測加工尺寸外，還應(yīng)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(xù)工序的定位基準孔，孔徑超過上偏差會導(dǎo)致后面工序定位誤差過大，超過下偏差會導(dǎo)致后續(xù)工序無法正常裝入夾具，對整個缸體零件加工的影響至關(guān)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(zhuǎn)工作臺加工中心，設(shè)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(shè)計如圖2所示。采用支撐銷釘定位缸體下端面、缸體內(nèi)徑套在內(nèi)徑芯軸上、缸體小端向左側(cè)旋轉(zhuǎn)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(shè)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(shè)計如圖4所示。采取缸體內(nèi)徑對應(yīng)內(nèi)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(chǎn)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(shè)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(diào)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(zhuǎn)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(yīng)降低機床的通用性，增加機床設(shè)計、制造成本，對于機種更換、加工零件變動，會帶來設(shè)備調(diào)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(shù)，減小定位誤差，減少零件在裝夾和周轉(zhuǎn)過程中的碰傷機會。但會相應(yīng)降低機床通用性，增加機床設(shè)計、制造周期和成本，對于機種更換、加工零件變動會帶來設(shè)備調(diào)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(shù)。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?qū)е聢髲U。

五、總結(jié)

通過合理安排加工工藝，有效利用工廠現(xiàn)有機床，減少了企業(yè)設(shè)備投入成本。采用大型動柱式雙工作臺加工中心、數(shù)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(jīng)濟型通用設(shè)備完成其他位置加工，降低設(shè)備購置費用。盡可能減少專用機床的使用量，以增加設(shè)備的通用性。裝夾工件多采用專用設(shè)計夾具，提供準確、可靠的定位，提高裝夾效率，為高品質(zhì)、高效率生產(chǎn)提供保障。長時間生產(chǎn)驗證表明，此設(shè)計能夠滿足年生產(chǎn)600萬件的批量生產(chǎn)任務(wù)，加工出的產(chǎn)品精度高、廢品率低、生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率高。

參考文獻：

[1]龐浩.數(shù)控加工工藝[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2005.

（作者單位：惠州市技師學(xué)院）