泥漿泵曲軸的加工工藝

□柳洋

北方重工集團(tuán)有限公司 沈陽(yáng) 110860

泥漿泵是在鉆探過程中向鉆孔輸送泥漿或水等沖洗液的機(jī)械，是鉆探機(jī)械設(shè)備的重要組成部分，它的主要作用是在鉆進(jìn)過程中將泥漿隨鉆頭鉆進(jìn)注入井下，起著冷卻鉆頭、清洗鉆具、固著井壁、驅(qū)動(dòng)鉆進(jìn)并將鉆后的巖屑帶回地面的作用。泵的制造技術(shù)附加值很高，市場(chǎng)潛力巨大。曲軸是泥漿泵上一個(gè)重要的旋轉(zhuǎn)機(jī)件，是泥漿泵的動(dòng)力源，裝上連桿后可承接活塞的上下(往復(fù))運(yùn)動(dòng)變成循環(huán)運(yùn)動(dòng)，而曲軸加工的好壞，將直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能的表現(xiàn)。

筆者編制的曲軸加工工藝和所設(shè)計(jì)的裝夾夾具，不但可以提高加工精度，還可延長(zhǎng)曲軸結(jié)構(gòu)的使用壽命。

1 曲軸零件及其工藝特點(diǎn)

曲軸的加工工藝主要取決于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求，由于其零件技術(shù)要求高，需要在加工過程中采用一系列相應(yīng)的措施，使加工后的零件符合設(shè)計(jì)要求，采用的措施有：①盡量減小或抵消切削力；②提高曲軸的支承剛性，以減小受力變形；③ 加工工藝要分階段，以減小粗加工對(duì)精加工的影響。

1．1 曲軸加工的工藝特點(diǎn)分析

由于該零件的生產(chǎn)批量不大，因此選用中心孔定位，它是輔助基準(zhǔn)，裝夾方便，節(jié)省找正時(shí)間，又能保證位置精度。

▲圖1 曲軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

1．2 曲軸加工的技術(shù)分析

該曲軸的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，結(jié)合本公司的設(shè)備加工能力，以現(xiàn)有臥式車床的回轉(zhuǎn)半徑無(wú)法達(dá)到加工要求，只能考慮對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造或設(shè)計(jì)工裝。經(jīng)過分析曲軸的形狀特點(diǎn)和可用設(shè)備情況，決定利用6m長(zhǎng)臥式車床和5m直徑立式車床進(jìn)行加工。

2 曲軸夾具的設(shè)計(jì)過程

2．1 保證足夠的精度

由于工件的定位是通過定位副接觸（或配合）實(shí)現(xiàn)的，定位元件的工作表面精度直接影響工件的定位精度，因此定位元件的工作表面應(yīng)有高的精度。曲軸的拐有位置度要求，必須保證各拐的位置精度要求。

2．2 足夠的強(qiáng)度和剛度

底面定位不僅限制工件的自由度，還有支承工件、承受夾緊力和切削力的作用，因此要有足夠的強(qiáng)度和剛度，以免在使用中造成變形和損壞。

▲圖2 曲軸夾具結(jié)構(gòu)圖

2．3 較高的耐磨性

工件的裝卸會(huì)磨損定位元件工件表面，導(dǎo)致定位元件工作表面精度下降，引起定位精度的下降。當(dāng)定位精度下降至不能保證加工精度時(shí)，則應(yīng)更換定位元件。為延長(zhǎng)定位元件更換周期，提高夾具使用壽命，定位元件工作表面應(yīng)有較高的耐磨性。

2．4 良好的工藝性

定位元件的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、合理，便于加工、裝配和更換。圖2為設(shè)計(jì)的曲軸夾具結(jié)構(gòu)圖，其中高、低車胎中的低車胎是供加工兩個(gè)曲拐用,高車胎是供加工一個(gè)曲拐用。

3 曲軸的制造工藝

3．1 定位基準(zhǔn)的選擇

3．1．1 粗基準(zhǔn)的選擇

單件小批量生產(chǎn)時(shí)，為保證兩端中心孔都能在兩端面的幾何中心上，粗基準(zhǔn)應(yīng)選靠近曲軸兩端的軸頸，以使其它軸頸外圓加工余量保證均勻。

3．1．2 精基準(zhǔn)的選擇

曲軸和一般的軸類零件相同，最重要的精基準(zhǔn)是中心孔。

曲軸軸向上的精基準(zhǔn)，一般選取曲軸一端的端面或軸頸的止推面。而圓周方向上的精基準(zhǔn)，一般選取曲軸上的定位平臺(tái)或法蘭上的定位孔。

3．2 加工階段的

劃分與工序順序的安排曲軸的主要加工部位是主軸頸和連桿軸頸，次要加工部位是法蘭盤、曲柄、油孔和螺孔等。除機(jī)械加工外，曲軸還要進(jìn)行軸頸淬火、磁粉探傷、動(dòng)平衡等。在加工過程中還要安排檢驗(yàn)、清洗等工序。

3．2．1 加 工 階 段的劃分

曲軸的機(jī)械加工工藝過程大致可分為：加工基準(zhǔn)面-粗加工主軸頸和連桿軸頸-加工斜油孔等次要表面-主軸頸和連桿軸頸的熱處理-精加工主軸頸和連桿軸頸-加工兩端孔等-動(dòng)平衡-光整加工主軸頸和連桿軸頸。曲軸的主軸頸和連桿軸頸的技術(shù)要求都很嚴(yán)格，所以各軸頸表面加工一般安排為：粗車-精車-磨削。

3．2．2 工序安排

曲軸在加工過程中，由于應(yīng)力重新分布，從而造成變形，引起軸頸跳動(dòng)。制定曲軸工藝路線的要求是，使曲軸的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等得到合理保證。另外，由于曲軸在加工過程中塑性變形大，為了減少變形的影響，在熱處理前需對(duì)油孔口進(jìn)行壓堵處理，防止在淬火時(shí)由于受熱不均勻而產(chǎn)生開裂。

4 結(jié)論

制造工藝的基本要求主要是兩個(gè)方面，一是質(zhì)量要達(dá)到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求；二是生產(chǎn)時(shí)消耗的物質(zhì)和勞動(dòng)量最少，零部件的質(zhì)量和可靠性取決于工藝工作的好壞。用筆者制定的工藝方案加工曲軸，能保證曲軸的精度要求、提高生產(chǎn)效率，保證泥漿泵的安裝質(zhì)量。