泥漿泵難點(diǎn)部件加工方法探討

萬碩興　魏東　秦安

摘 要：泥漿泵是鉆井作業(yè)的重要組成設(shè)備泥漿泵由泥漿泵機(jī)架、小齒輪總成、曲軸總成、十字頭總成等組成。在泥漿泵的加工過程中，對泥漿泵機(jī)架和十字頭總成的加工尤為精細(xì)，它們也是泥漿泵加工的難點(diǎn)部件。其中泥漿泵動(dòng)力端部件均安裝在機(jī)架上，十字頭總成連接動(dòng)力端與液力端。但是過去對它們的加工方法總是出現(xiàn)加工時(shí)間長、產(chǎn)品質(zhì)量差等問題，所以我們在此重點(diǎn)探討泥漿泵機(jī)架和十字頭總成的現(xiàn)行加工方法以及改進(jìn)方法，從而提高泥漿泵加工的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：泥漿泵加工方法；泥漿泵機(jī)架；十字頭總成

1 概述

泥漿泵分為動(dòng)力端和液力端。其中動(dòng)力端包括：機(jī)架、小齒輪軸總成、曲軸總成、十字頭、十字頭擋板、中間連桿等；液力端包括：冷缸總成、缸套、活塞、排出管匯和吸入管匯等。在加工的零部件中，泥漿泵機(jī)架和十字頭總成最難加工。泥漿泵機(jī)架外形大，難以固定和找正；十字頭總成中擋板體積小，工序多，難以保證所需精度。十字頭擋板是薄壁異形部件，在加工過程中易出現(xiàn)同軸度差、易變形等問題。其加工質(zhì)量將直接影響泥漿泵的使用，因此對它們的加工方法的改進(jìn)很有必要。

2 泥漿泵機(jī)架的加工與改進(jìn)

2.1 泥漿泵機(jī)架的基本參數(shù)及加工要求

機(jī)架是泥漿泵的基礎(chǔ)部分。包括各面墻板、頂板、前連接板、座架梁、底板等。小齒輪軸和曲軸固定在機(jī)架動(dòng)力端的兩組平行孔上；液缸、液套、中間拉桿等部件安裝在液力端的三組平行孔上。各組平行孔之間的同軸度、平行度、垂直度都有要求。在同軸度上，動(dòng)力端的各組平行孔的同軸度要求誤差小于0.5mm；液力端的各組平行孔的同軸度誤差小于0.25mm；在平行度上，動(dòng)力端和液力端各組平行孔之間平行度要求誤差不得大于0.76mm；在垂直度上，動(dòng)力端和液力端的孔軸線之間垂直度要求誤差須在0.127mm左右。因此機(jī)架加工工藝、配裝精度對動(dòng)力端和液力端各部件的使用有著直接影響。

2.2 傳統(tǒng)的加工方法及缺點(diǎn)

傳統(tǒng)的機(jī)架加工方法是用普通鏜床加工，其加工流程是通過整體劃線、加工曲軸軸承座平面、曲軸螺孔、固定曲軸軸承座，再利用鏜床加工動(dòng)力端和液力端各裝配孔和螺孔。這種加工方法需要二次裝夾和找正。但是泥漿泵機(jī)架的外形尺寸較大，找正的難度大，在二次裝夾過程中，裝夾的次數(shù)越多就會(huì)產(chǎn)生越多的積累誤差，同時(shí)，加工過程中產(chǎn)生的熱量會(huì)使部件發(fā)生熱變形，從而影響到加工的精度，不利于泥漿泵的裝配。

2.3 使用數(shù)控鏜床加工的工藝流程及特點(diǎn)

使用數(shù)控鏜床加工的流程是：先整體劃線，再車銑機(jī)架底平面和曲軸承座平面，加工曲軸軸承座螺孔，再車鏜曲軸軸承座孔和兩端面螺孔，安裝擋泥盤，最后銑、鏜液力端前墻板平面和三組平行孔，加工前墻板螺孔及機(jī)架左右墻板螺孔。數(shù)控鏜床具有工作臺(tái)面積大、鏜軸直徑大、主軸扭矩大等優(yōu)點(diǎn)，它可以將機(jī)架固定于工作臺(tái)加裝平臺(tái)上，利用其360°回轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行準(zhǔn)確定位和可數(shù)控設(shè)計(jì)的動(dòng)力副頭（這是兩副可調(diào)節(jié)的動(dòng)力刀具夾裝裝置）精準(zhǔn)切割，實(shí)現(xiàn)裝夾和加工一次完成，從而避免加工過程中的累積誤差，提高了加工精度。但在使用數(shù)控鏜床的過程中，需要操作人員有更高的操作技能，能熟練地操作數(shù)控鏜床，對一些輔助刀具的選擇有充分的認(rèn)識(shí)，同時(shí)明白各種數(shù)控編程軟件的編程。

3 十字頭總成的加工與改進(jìn)

3.1 十字頭總成的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

十字頭總成包括十字頭、擋板、固定銷。十字頭擋板是支撐十字頭做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的重要部件，雖然它只是一個(gè)薄壁異型件，但它的加工好壞將直接影響泥漿泵的工作狀態(tài)。十字頭擋板加工過程中一直存在同軸度差、變形大等質(zhì)量問題。十字頭擋板由一個(gè)整圓筒組成，但其中間的厚度僅12.8mm，同軸度要求在0.05mm范圍內(nèi)，在組裝過程中，要求十字頭與上十字頭擋板間隙在0.62至0.75mm，十字頭與下十字頭擋板的間隙小于0.1mm。

3.2 現(xiàn)行十字頭擋板加工方法及缺點(diǎn)

現(xiàn)行的加工方法是先鑄造成形同時(shí)進(jìn)行去應(yīng)力處理，再粗加工后熱處理人工時(shí)效（在臥車上進(jìn)行）、噴丸、精車內(nèi)孔（立車）、精車外圓（臥車）；再銑開工序；最后鉆孔工序、鉗處理工件。這種加工方案的缺點(diǎn)是：在粗加工和精加工過程中需要來回?fù)Q車，這樣就增加重復(fù)定位公差，影響部件的加工精度，同時(shí)每個(gè)工序都需要安裝保護(hù)頂盤，浪費(fèi)了許多材料和安裝時(shí)間。另外本工件為薄壁長筒料，在精加工過程中來回?fù)Q車勢必造成同軸度差、有孔帶錐度等現(xiàn)象。

3.3 十字頭擋板加工改進(jìn)方案及特點(diǎn)

為了減少這些問題，我們將加工方法做以下改進(jìn)：將精加工內(nèi)孔和外圓都改在數(shù)控立車上進(jìn)行，其他工序跟原工序一樣。同時(shí)我們自制了一個(gè)加長卡爪并將卡爪上端面車平，在安裝工件時(shí)，卡爪徑向不加緊，只需輕夾扶正，在支撐點(diǎn)上方安裝頂盤壓緊，車上端外圓及臺(tái)肩部，車內(nèi)孔但留少許余量；然后再調(diào)頭，同上夾緊，找正已加工的外圓，接著車剩余內(nèi)外圓和臺(tái)肩部。此方法有效減少了重復(fù)定位帶來的誤差和孔帶錐度，同時(shí)盡力保證了外圓和內(nèi)孔的同軸度的精度。但因裝夾人員在裝夾過程中用力情況的不同，也會(huì)產(chǎn)生夾裝變形或不平，這些也可能影響最終的同軸度。如果我們能在數(shù)控模型軟件中開發(fā)出一些裝夾力度和角度檢查軟件的話，將更好地避免這些問題。

4 總結(jié)

經(jīng)過對加工設(shè)備的更新和加工工藝的改進(jìn)，有效提高了泥漿泵機(jī)架和十字頭擋板的生產(chǎn)效率，同時(shí)提高了這些部件的精度。如使用數(shù)控鏜床可方便地實(shí)現(xiàn)一次性完成裝夾，有效地減少了加工積累精度。同時(shí)在現(xiàn)場的加工驗(yàn)證中，發(fā)現(xiàn)十字頭擋板加工工藝改進(jìn)方案很值得贊同。這些方法不僅提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，還節(jié)約了生產(chǎn)成本。隨著科技的發(fā)展，我們必須與時(shí)俱進(jìn)，不斷總結(jié)和改進(jìn)現(xiàn)有的加工工藝。

參考文獻(xiàn)

[1]高作明.探討在數(shù)控鏜床進(jìn)行鉆井泵機(jī)架加工的方法[J].中國科技博覽，2013，（34）：8.

[2]柳洋.泥漿泵曲軸的加工工藝[J].機(jī)械制造，2014，52（6）：76-77.

（作者單位：中石化中原石油工程有限公司鉆井三公司鉆采設(shè)備廠）