以車(chē)代銑加工單偏心距泵體的工藝研究

陶麗 羅遠(yuǎn)揚(yáng) 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(xiàn)泵體的加工工藝性的基礎(chǔ)上，提出了以車(chē)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(chē)夾具的原理分析，并制作了車(chē)削夾具試驗(yàn)驗(yàn)證。研究結(jié)果表明，以車(chē)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(chē)；以車(chē)代銑

單偏心距擺線(xiàn)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(xiàn)泵的基礎(chǔ)件，其作用是將有關(guān)的零件聯(lián)成有機(jī)整體，使之保持正確的相對(duì)位置，其精度直接影響擺線(xiàn)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(guò)對(duì)HY150YB單偏心距擺線(xiàn)泵體加工工藝的分析針對(duì)現(xiàn)有加工轉(zhuǎn)子孔的加工工藝提出車(chē)削加工方案，研究了偏心車(chē)夾具原理設(shè)計(jì)并進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。

1 泵體工藝性分析

首先對(duì)泵體進(jìn)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(gè)要素之多，該圖為其簡(jiǎn)圖。該產(chǎn)品精度要求高，主要有同軸度（？準(zhǔn)D、？準(zhǔn)E、？準(zhǔn)F對(duì)？準(zhǔn)C的同軸度）、偏心距（轉(zhuǎn)子孔直徑？準(zhǔn)A與內(nèi)孔直徑？準(zhǔn)C的中心距的距離）、轉(zhuǎn)子孔深度（轉(zhuǎn)子孔？準(zhǔn)A的深度G）、平面度等要求。？準(zhǔn)C、？準(zhǔn)D、？準(zhǔn)E、？準(zhǔn)F四尺寸為零件右側(cè)可考慮一次加工，？準(zhǔn)B及其深度G可一次性加工，20×？準(zhǔn)7可一次性加工。

現(xiàn)有工藝將轉(zhuǎn)子孔？準(zhǔn)A及其深度G、20×？準(zhǔn)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(jī)加工工藝流程

如圖2所示，HY150YB泵體的機(jī)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(shí)際生產(chǎn)過(guò)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(shí)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(lái)加工，由于零件較大，直徑達(dá)？準(zhǔn)178，用？準(zhǔn)20的立銑刀，不考慮接刀長(zhǎng)度，僅僅一個(gè)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(chē)削加工轉(zhuǎn)子孔就可以解決上述問(wèn)題，可是所加工的轉(zhuǎn)子孔與其定位基準(zhǔn)C不同心，這是車(chē)削加工油泵中遇到新問(wèn)題。要解決此問(wèn)題需要有設(shè)計(jì)合理制作精良的工裝夾具。

2 偏心車(chē)夾具的設(shè)計(jì)

2.1 偏心車(chē)夾具設(shè)計(jì)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(chē)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(chē)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(chē)夾具設(shè)計(jì)原理

根據(jù)泵體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可采用一面兩銷(xiāo)定位方式，即以長(zhǎng)度尺寸35.5右端面為定位面，分別以？準(zhǔn)D孔和？準(zhǔn)7孔為定位孔?？紤]到工件的夾緊，選用彈簧漲套定位孔？準(zhǔn)D不僅滿(mǎn)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(guò)定位，需采用菱形銷(xiāo)定位孔？準(zhǔn)7較為適宜。

（1）彈簧漲套的設(shè)計(jì)原理

彈簧漲套是包絡(luò)式夾緊，可以更好地保護(hù)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(guò)錐度孔軸相配，后端通過(guò)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(dòng)拉桿（件01），產(chǎn)生軸向拉力，然后由彈簧漲套前端的被稱(chēng)為鎖緊角（圖3中的α）的錐面，通過(guò)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(shí)零件內(nèi)孔與彈簧漲套產(chǎn)生足夠大的摩擦力來(lái)克服切削力矩。不僅如此，夾緊力還可以通過(guò)鎖緊角將其擴(kuò)大，根據(jù)不同的鎖緊角，彈簧漲套夾緊力可擴(kuò)大3-4倍。拉桿（件01）的軸向拉力可由操作員通過(guò)調(diào)整設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（2）偏心車(chē)夾具的工作原理

此夾具方案原理為特殊的一面兩銷(xiāo)定位原理，特殊之處有二，一是圓柱銷(xiāo)采用彈簧漲套漲緊工件內(nèi)孔實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)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(chē)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(zhǎng)度35.5尺寸左端面定位；如圖4（b），通過(guò)兩銷(xiāo)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(shí)現(xiàn)零件的精確定位；定位元件菱形銷(xiāo)定位偏心距的角向位置。

夾緊：彈簧漲套的彈性變形實(shí)現(xiàn)夾緊

加工前，此套夾具無(wú)需找正，就可以迅速而可靠地保證工件對(duì)機(jī)床和刀具的正確相對(duì)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(méi)有通用性。此夾具的設(shè)計(jì)、制造和維修特別需要一定的投資。

可見(jiàn)，所設(shè)計(jì)的HY150YB的偏心車(chē)夾具是滿(mǎn)足加工要求的。

3 單偏心距轉(zhuǎn)子泵泵體車(chē)加工工藝應(yīng)用及分析

偏心車(chē)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(chē)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(chē)削泵體加工工藝所加工的2000多件產(chǎn)品的檢測(cè)結(jié)果（表1為部分檢測(cè)結(jié)果），油泵體的產(chǎn)品質(zhì)量基本得到保證，工序CPK達(dá)到1.67以上，遠(yuǎn)高于銑削加工相關(guān)指標(biāo)。

4 結(jié)束語(yǔ)

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

（1） 偏心車(chē)夾具可以推廣同類(lèi)單偏心距泵體加工；

（2）以車(chē)代銑加工工藝的突破是以偏心車(chē)夾具的實(shí)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)條件等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比選擇。

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