以車代銑加工單偏心距泵體的工藝研究

陶麗 羅遠揚 呂浩 楊昌林

摘 要：文章在深入分析已批量生產(chǎn)的單偏心距擺線泵體的加工工藝性的基礎(chǔ)上，提出了以車削加工轉(zhuǎn)子孔工藝代替現(xiàn)有銑削加工轉(zhuǎn)子孔工藝，完成了車夾具的原理分析，并制作了車削夾具試驗驗證。研究結(jié)果表明，以車代銑是可行的，克服了產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)效率低等銑削加工工藝中的不足。

關(guān)鍵詞：泵體；偏心車；以車代銑

單偏心距擺線泵體是一種安裝轉(zhuǎn)子的內(nèi)孔和其安裝密封圈的外圓不同心的偏心結(jié)構(gòu)零件，它是擺線泵的基礎(chǔ)件，其作用是將有關(guān)的零件聯(lián)成有機整體，使之保持正確的相對位置，其精度直接影響擺線泵的性能、壽命和可靠性。它的體積和尺寸較小，屬薄壁件，但形狀復(fù)雜、尺寸精度高且易變形，難加工，尤其是轉(zhuǎn)子孔。而泵體轉(zhuǎn)子孔的質(zhì)量直接影響著產(chǎn)品的性能及工作效率。文章通過對HY150YB單偏心距擺線泵體加工工藝的分析針對現(xiàn)有加工轉(zhuǎn)子孔的加工工藝提出車削加工方案，研究了偏心車夾具原理設(shè)計并進行了實際應(yīng)用。

1 泵體工藝性分析

首先對泵體進行必要的工藝性分析再確定加工工藝方案。

如圖1所示，HY150YB泵體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有80個要素之多，該圖為其簡圖。該產(chǎn)品精度要求高，主要有同軸度（？準D、？準E、？準F對？準C的同軸度）、偏心距（轉(zhuǎn)子孔直徑？準A與內(nèi)孔直徑？準C的中心距的距離）、轉(zhuǎn)子孔深度（轉(zhuǎn)子孔？準A的深度G）、平面度等要求。？準C、？準D、？準E、？準F四尺寸為零件右側(cè)可考慮一次加工，？準B及其深度G可一次性加工，20×？準7可一次性加工。

現(xiàn)有工藝將轉(zhuǎn)子孔？準A及其深度G、20×？準7等各要素安排在同一道工序加工，采用銑削加工的方式。

圖2 HY150YB泵體的機加工工藝流程

如圖2所示，HY150YB泵體的機加工工藝流程為粗加工外圓及端面→精加工外圓及內(nèi)孔（掉頭加工）→加工各孔→加工轉(zhuǎn)子孔及密封面。原有加工工藝中加工轉(zhuǎn)子孔及密封面工序采用銑削加工，實際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)如下不足：

（1）產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定：銑削轉(zhuǎn)子孔及底平面，很難完全保證0.02mm的平面度和Ra0.8的粗糙度，而且產(chǎn)品實物有明顯的接刀痕，降低了產(chǎn)品的精度。

（2）生產(chǎn)效率低：為了保證轉(zhuǎn)子孔深度0.02mm的公差，密封面和轉(zhuǎn)子孔需用同一把刀來加工，由于零件較大，直徑達？準178，用？準20的立銑刀，不考慮接刀長度，僅僅一個密封面，需要走6道，生產(chǎn)效率很低，一件產(chǎn)品至少需要10分鐘。

很顯然，車削加工轉(zhuǎn)子孔就可以解決上述問題，可是所加工的轉(zhuǎn)子孔與其定位基準C不同心，這是車削加工油泵中遇到新問題。要解決此問題需要有設(shè)計合理制作精良的工裝夾具。

2 偏心車夾具的設(shè)計

2.1 偏心車夾具設(shè)計思想

由于零件加工部位的中心與零件夾持部位的中心不同心，那么，要使零件加工部位的回轉(zhuǎn)中心與車床主軸的回轉(zhuǎn)中心重合，需先保證夾持部位的中心到零件被加工部位中心的距離剛好等于產(chǎn)品的偏心距，即夾具的定位夾持部位的中心和夾具定位在車床上的中心的距離為加工產(chǎn)品的偏心距。

2.2 HY150YB油泵體偏心車夾具設(shè)計原理

根據(jù)泵體的結(jié)構(gòu)特點，可采用一面兩銷定位方式，即以長度尺寸35.5右端面為定位面，分別以？準D孔和？準7孔為定位孔。考慮到工件的夾緊，選用彈簧漲套定位孔？準D不僅滿足了定位夾緊要求，而且消除了配合間隙確保了僅有0.05mm偏心距公差，為避免過定位，需采用菱形銷定位孔？準7較為適宜。

（1）彈簧漲套的設(shè)計原理

彈簧漲套是包絡(luò)式夾緊，可以更好地保護工件表面且能提供更佳的切削扭矩。

圖3 彈簧漲套工作原理圖

如圖3，拉桿（件01）的外螺紋直接或間接與設(shè)備主軸相固接，拉桿（件01）與彈簧漲套（件03）前端通過錐度孔軸相配，后端通過圓柱孔軸相配，定位板（件02）固定在主軸端部用于安裝彈簧漲套（件03）。主軸向后拉緊帶動拉桿（件01），產(chǎn)生軸向拉力，然后由彈簧漲套前端的被稱為鎖緊角（圖3中的α）的錐面，通過彈簧漲套的簧瓣彈性變形將軸向拉力轉(zhuǎn)換成一垂直于彈簧漲套中心的夾緊力，在加工時零件內(nèi)孔與彈簧漲套產(chǎn)生足夠大的摩擦力來克服切削力矩。不僅如此，夾緊力還可以通過鎖緊角將其擴大，根據(jù)不同的鎖緊角，彈簧漲套夾緊力可擴大3-4倍。拉桿（件01）的軸向拉力可由操作員通過調(diào)整設(shè)備來實現(xiàn)。

（2）偏心車夾具的工作原理

此夾具方案原理為特殊的一面兩銷定位原理，特殊之處有二，一是圓柱銷采用彈簧漲套漲緊工件內(nèi)孔實現(xiàn)銷與工件內(nèi)孔零間隙配合，二是彈簧漲套與主軸偏心位置精度決定了產(chǎn)品的偏心距加工質(zhì)量。

如圖4所示為HY150YB泵體偏心車夾具方案圖，其工作原理為：

定位：如圖4（a），定位元件定位板（件02）右端面與零件長度35.5尺寸左端面定位；如圖4（b），通過兩銷將定位元件定位板（件02）與定位元件彈簧漲套（件03）精確定位，保證偏心距尺寸，定位元件彈簧漲套實現(xiàn)零件的精確定位；定位元件菱形銷定位偏心距的角向位置。

夾緊：彈簧漲套的彈性變形實現(xiàn)夾緊

加工前，此套夾具無需找正，就可以迅速而可靠地保證工件對機床和刀具的正確相對位置，并可迅速夾緊。既可保證加工精度，又可提高生產(chǎn)效率，但沒有通用性。此夾具的設(shè)計、制造和維修特別需要一定的投資。

可見，所設(shè)計的HY150YB的偏心車夾具是滿足加工要求的。

3 單偏心距轉(zhuǎn)子泵泵體車加工工藝應(yīng)用及分析

偏心車夾具投入使用后，加工效果良好，提高了生產(chǎn)效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

（1） 生產(chǎn)效率。銑削加工生產(chǎn)節(jié)拍為每件10分鐘，車削加工生產(chǎn)節(jié)拍為每件4分鐘。整體工藝流程由原有的7道工序縮減至4道工序，減少了設(shè)備的數(shù)量，提高了設(shè)備利用率，適應(yīng)了批量生產(chǎn)要求。

（2）根據(jù)采用車削泵體加工工藝所加工的2000多件產(chǎn)品的檢測結(jié)果（表1為部分檢測結(jié)果），油泵體的產(chǎn)品質(zhì)量基本得到保證，工序CPK達到1.67以上，遠高于銑削加工相關(guān)指標。

4 結(jié)束語

實踐證明，對單偏心距泵體，采用偏心車削加工的方法代替原銑削加工方法，完全滿足產(chǎn)品要求，是一種可推行的加工方案。通過理論分析及實際應(yīng)用效果對比可以看出，偏心車夾具的應(yīng)用使得車削加工方法得以實現(xiàn)。研究結(jié)果表明：

（1） 偏心車夾具可以推廣同類單偏心距泵體加工；

（2）以車代銑加工工藝的突破是以偏心車夾具的實現(xiàn)為前提的；

（3） 加工方法有多種，可按照提高生產(chǎn)效率、實現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)條件等標準進行對比選擇。

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