薄型油泵蓋加工工藝分析及其夾具設(shè)計(jì)

陳木榮，何宇云

（廣東理工學(xué)院，廣東肇慶526114）

薄型油泵蓋加工工藝分析及其夾具設(shè)計(jì)

陳木榮，何宇云

（廣東理工學(xué)院，廣東肇慶526114）

主要通過對(duì)薄型油壓缸油泵蓋的加工工序及其在加工過程中常見難題進(jìn)行分析與研究，針對(duì)外形結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、裝夾難、易變形、精度難保證等問題，設(shè)計(jì)出一套適合該類薄型而又結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件加工專用夾具，有效地解決了以上難題并能提高加工效率且確保零件加工質(zhì)量。

油泵蓋；裝夾；夾具

薄型油壓缸與一般的油缸一樣都是以油液作為工作介質(zhì)，通過密封容積的變化來傳遞運(yùn)動(dòng)，通過油液內(nèi)部的壓力來傳遞動(dòng)力。但其體積小，比一般油缸較節(jié)省安裝空間，實(shí)現(xiàn)機(jī)械的輕薄短小的要求，且防漏效果更佳、使用壽命更長(zhǎng)，使之應(yīng)用越來越廣泛。薄型油缸種類眾多，各有異同，其中HTB薄型油缸是常用的一種。該型式油缸根據(jù)不同的安裝方式大體分為軸向型（單軸SD/雙軸SW型）與側(cè)向型（LA型）兩大系列，單軸軸向型SD型的可根據(jù)油路板的位置分為軸向前油路板型（SDMA）與軸向后油路板型（SDMB）兩種形式，每種形式的油缸均根據(jù)不同的使用配備要求具有不同的規(guī)格型號(hào)。而油泵蓋是組成薄型油壓缸的關(guān)鍵主要零件之一（如圖1所示），也隨缸體的規(guī)格型號(hào)的不同有不同尺寸規(guī)格，其由碟型蓋與推出、拉入油孔通油槽路通過鑄造組成，其主要作用是與工作軸配合并對(duì)油缸進(jìn)行進(jìn)出密封。我市的一家制造企業(yè)承接了1000件HTB-SDMBφ32 ×30型號(hào)油壓缸油泵蓋零件的生產(chǎn)加工。為此，本文以HTB-SDMBφ32×30型號(hào)油壓缸為例（φ32為缸體內(nèi)徑，30為行程），介紹其油泵蓋零件的機(jī)械加工過程，并設(shè)計(jì)一套適合該類薄型而又結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件加工專用夾具，有效地解決了加工過程中裝夾難、易變形、精度難保證等問題，達(dá)到提高加工效率且確保零件加工質(zhì)量的目的。

1油泵蓋零件形狀結(jié)構(gòu)分析

該油泵蓋零件三維立體效果如圖1所示，零件圖如圖2所示，圖1為油泵蓋的正面與背面。零件坯料為鑄件，有鑄出孔，材料是鑄鋼（ZG45），由以上兩圖可知，該零件形狀結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且蓋壁結(jié)構(gòu)厚度較薄，主要由碟型蓋結(jié)構(gòu)與推出、拉入油孔通油槽路結(jié)構(gòu)組成，該零件主要工作配合面為正面，零件坯料外徑φ60 mm，碟型蓋厚度為2.5 mm，坯料總厚度為14.9 mm，根據(jù)該零件的使用要求及技術(shù)要求，鑄件坯料本身已達(dá)到半精加工的精度（約達(dá)8級(jí)），其主要的加工表面為軸孔與其正端面、正面內(nèi)孔與其端面；其余結(jié)構(gòu)及表面如φ60外圓及端面、一些圓弧槽、凹槽等結(jié)構(gòu)以及背面結(jié)構(gòu)等可通過坯料處理工序進(jìn)行。鑒于主要的加工表面的加工要求，可通過車削工序進(jìn)行零件的精加工，可采用精鏜方法，但要解決裝夾問題。

圖1 油泵蓋效果圖

圖2 油泵蓋零件圖

2油泵蓋零件加工方案[1]的擬定

鑒于以上零件形狀結(jié)構(gòu)分析的情況，擬定油泵蓋零件加工方案，主要的加工過程如下（具體見表1工藝過程卡）：

表1 油泵蓋機(jī)械加工工藝過程表

3質(zhì)檢

（1）鑄件坯料處理：零件鑄件毛坯須經(jīng)進(jìn)行表面清砂，去除澆口及毛刺，然后進(jìn)行相應(yīng)熱處理，使之達(dá)到使用的力學(xué)性能要求。

（2）在數(shù)控車床上對(duì)主要加工表面進(jìn)行加工：先對(duì)內(nèi)孔D2端面進(jìn)行加工，然后加工內(nèi)孔D2，再加工軸孔D1端面，最后加工軸孔D1，以達(dá)到使用的尺寸精度、位置精度及表面粗糙度的要求。

1）刀具選擇方面：由于零件坯料為鑄鋼（ZG45），因此，加工兩端面及內(nèi)孔D2時(shí)用主偏角大于90°的高精度硬質(zhì)合金鏜刀頭鏜孔刀YT30（不通孔鏜孔刀），加工軸孔D1時(shí)用高精度硬質(zhì)合金鏜刀頭鏜孔刀YT30（通孔鏜孔刀）。

2）加工時(shí)切削用量[2]選擇方面：根據(jù)加工的工件材料、加工方法的特點(diǎn)與刀具特性等綜合因素選取合適的切削用量三要素。由查閱機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè)可知，該零件坯料屬于鑄鋼類，加工工序?yàn)榫M，所用刀具為高精度硬質(zhì)合金鏜刀頭鏜孔刀YT30，且切削余量較小，切削深度可取0.2 mm，進(jìn)給量可在0.03~0.1 mm范圍內(nèi)選取，本零件加工時(shí)進(jìn)給量取0.05 mm，切削速度范圍是135~250 m/min，本零件加工時(shí)切削速度可適當(dāng)選取，因此，加工時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速按如下計(jì)算：

加工φ12軸孔D1時(shí)：

加工φ35內(nèi)孔D2時(shí)：

通過計(jì)算并折取，加工兩端面及內(nèi)孔D2時(shí)轉(zhuǎn)速取S=1300 r/min，加工軸孔D1時(shí)轉(zhuǎn)速取S=2 000 r/min.

然而在進(jìn)行數(shù)車上加工時(shí)必先解決該零件在車床上的定位裝夾問題，由于其外形結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且蓋形加工面厚度比較薄，用通用夾具裝夾難、易變形、加工精度難保證，加工難度大，因此，加工時(shí)需要設(shè)計(jì)一套專用夾具，能使工件進(jìn)行簡(jiǎn)單、快捷、準(zhǔn)確的裝夾定位而又不易產(chǎn)生變形，且有一定的通用性，可供批量生產(chǎn)時(shí)使用。

4油泵蓋加工專用夾具設(shè)計(jì)分析[3]

4.1 專用夾具組成

該專用夾具的結(jié)構(gòu)組成如圖3、4所示，該夾具主要由主軸過度法蘭、粗固定座、連接法蘭、分油軸、調(diào)節(jié)塊、銅壓頭、定位滑塊、定位座、支承頭、鉸鏈座、連接桿、壓塊、面板等零件組成。

圖3 夾具三維效果圖

圖4 夾具總裝圖

4.2 各組成件的設(shè)計(jì)與其在夾具中的功能作用

（1）定位元件設(shè)計(jì)分析：該夾具通過把三個(gè)支承頭（圖4中11）與三個(gè)定位滑塊（圖4中7）裝配在粗固定座（圖4中13）上，工件定位時(shí)由六個(gè)定位支承點(diǎn)，有效提高工件在加工中的剛度，使零件在加工中不易變形，同時(shí)由于支承頭與定位滑塊均可調(diào)整，可適合不同粗糙度的定位面的定位，擴(kuò)大了其適用范圍。其中三個(gè)定位滑塊起主要定位作用，裝配在定位座上；三個(gè)支承頭與定位滑塊均勻相間裝配在粗定位座上，為提高零件加工剛度起輔助支承作用；定位座圓周均布與粗定位座燒焊后整體加工所得。

（2）夾緊裝置設(shè)計(jì)分析：該夾具的夾緊裝置主要由立柱、鉸鏈座（圖4中4）、連接桿（圖4中3）、壓塊（圖4中5）及銅壓頭（圖4中2）組成，該夾緊裝置利用杠桿原理，使銅壓頭施加夾緊力，且夾緊力的作用方向?yàn)榇怪惫ぜㄎ唤佑|面，這樣不僅達(dá)到減少預(yù)緊力效果，同時(shí)使裝夾工件更為方便快捷。

（3）夾具體設(shè)計(jì)分析：夾具體由面板（圖4中1）、連接法蘭（圖4中9）、主軸過渡法蘭（圖4中12）、分油軸等組成，通過主軸過渡法蘭一面連接車床主軸，另一面連接面板，面板與蓋板的內(nèi)孔裝配分油軸，再與粗固定座連接。

4.3 夾具的裝夾效果

該夾具采用三個(gè)圓周均布的支承頭及三個(gè)圓周均布的定位滑塊進(jìn)行定位，定位精度準(zhǔn)確、充分，能有效均勻分布地承受軸向載荷，提高零件加工剛度；且通過由原來通用夾具的徑向裝夾改變?yōu)檩S向裝夾，有效防止在加工中因夾緊力而產(chǎn)生變形，同時(shí)具有可調(diào)性，對(duì)定位面粗糙不均都可適用，并且利用杠桿原理夾緊，裝夾工件省力、方便、可靠，對(duì)于類似于上文中的薄型而又結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件的裝夾加工大大提高了加工效率，該零件裝夾結(jié)果如圖5所示。該夾具不僅適用于車床，稍作改動(dòng)后也可適用于磨床、銑床等通用機(jī)床。

圖5 零件裝夾效果圖

5結(jié)束語

本文主要通過對(duì)薄型油壓缸油泵蓋的加工工序及其在加工過程中常見難題進(jìn)行分析與研究，設(shè)計(jì)出一套適合該類薄型而又結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件加工的專用夾具，通過該夾具進(jìn)行裝夾加工，有效地解決了裝夾難、易變形、精度難保證等問題，大大地提高加工效率且確保零件加工質(zhì)量，給加工帶來了很大的方便，具有一定的先進(jìn)性和可行性，適合于批量地生產(chǎn)。

[1]聶秋根，陳光明.數(shù)控加工技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2012：92-95.

[2]劉建亭.機(jī)械制造基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010：41-42.

[3]陳立德.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2010：327-332.

Analysis of the Processing Technology and Fixture Design of Thin OilPum p Cover

CHEN Mu-rong，He Yu-yun
（Guangdong Institute of Technology，Zhaoqing Guangdong 526114，China）

This articlemainly through to the thin oil cylinder oil pump cover the processing procedure and analyzes common problems in the process of processing and research，to shape structure is relatively complex，difficult to clamping，easy to deformation，difficult to ensure that problems such as accuracy，design a set of suitable for this kind of thin and special fixture structure of complex parts processing，can effectively solve the above problem and improve themachining efficiency and ensure the quality of the parts processing.

oil pump cover；the clamping；jig

TH 065

A

1672-545X（2016）12-0093-03

2016-09-04

陳木榮（1979-），男，廣東云浮人，本科，講師，主任，研究方向：機(jī)電技術(shù)；何宇云（1981-），女，廣東陽江人，本科，講師，研究方向：機(jī)械電子技術(shù)。