用于活動油杯的U形工裝設(shè)計

張志奇，秦俊，李緒晨，楊少華，金繼光，張麗，袁東

山西航天清華裝備有限責(zé)任公司 山西長治 046012

1 序言

油杯屬于油孔類回轉(zhuǎn)體零件，孔壁內(nèi)有軸向油槽，徑向布置有油孔，端面也布有油槽，且端面油槽與注油孔和軸向油槽有一定角度要求。因?yàn)槲恢藐P(guān)系特殊，所以加工時三軸機(jī)床難以直接找正，但占用五軸機(jī)床又不經(jīng)濟(jì)。以往的加工方式是鉗工劃各類溝槽加工線，以劃線找正，然后加工各類油槽。鉗工劃線精度差、流轉(zhuǎn)慢，效率低，用自定心卡盤裝夾，不僅會使零件表面留下夾痕，而且會使零件變形。

油杯原材料一般為銅棒，尺寸較小，位置關(guān)系明確，但加工時無法直接找正，以鉗工劃線找正工件，加工精度無法有效保證。為解決該類問題，設(shè)計U形側(cè)開口工裝，既能保證零件外壁與工裝圓孔緊密貼合，又能保證油杯外圓不會因夾緊力大小而影響零件精度，而且U形工裝裝有油杯一邊的厚度小于油杯圓柱長度，便于零件取出，省時省力，快捷高效地解決了難定位問題。

2 油杯加工方法改進(jìn)

針對該類型零件，以某軸瓦為研究對象，進(jìn)行工藝路線規(guī)劃。車削外形，鉆注油孔，取消鉗工劃線工序，以注油孔為基準(zhǔn)設(shè)計專用工裝，裝夾找正，加工各類有位置要求的槽。將虛擬基準(zhǔn)實(shí)體化、加工流程精簡化。

2.1 零件典型結(jié)構(gòu)分析

圖1為該類零件典型結(jié)構(gòu)示意，端面布置有徑向槽，腰部開有用于供應(yīng)潤滑油的注油孔，內(nèi)表面有螺旋形環(huán)槽，注油孔與徑向槽、注油孔與螺旋槽有位置要求。實(shí)際加工中，零件尺寸較小或較大時，四軸銑床無法裝夾或伸刀至加工表面[1]，采用鉗工劃線找正，精度低、效率差且流轉(zhuǎn)慢。

圖1 典型結(jié)構(gòu)示意

2.2 實(shí)施方案

設(shè)計如圖2所示的柔性工裝，該工裝由C形塊、標(biāo)準(zhǔn)棒、壓緊螺母等組成。基本工作原理為：在C形塊直角處鉆與軸瓦外圓配合的孔、側(cè)面開腰圓孔共同限制零件自由度，實(shí)現(xiàn)完全定位，螺母保證工件壓緊，正面缺口便于拆裝零件。

圖2 柔性工裝示意

C形塊直角處鉆與軸瓦外圓配合的孔的公差設(shè)置為：軸外徑上偏差+1/3尺寸公差[2]，限制Z向平移和X、Y向平移及轉(zhuǎn)動5個自由度[3]；側(cè)面開腰圓孔，與標(biāo)準(zhǔn)棒（同直徑刀柄即可）共同限制工件沿Z向轉(zhuǎn)動1個自由度，同時，腰圓孔可以適應(yīng)不同孔距產(chǎn)品加工；在完全定位的同時，用一個螺母在邊緣將其壓緊，滿足定位夾緊要求。

2.3 實(shí)施效果

經(jīng)過理論分析，確定該方案可行性后，針對某一零件對該加工定位方法進(jìn)行驗(yàn)證。圖3是車間加工過程中工裝和零件實(shí)物，標(biāo)準(zhǔn)棒選用相應(yīng)直徑鉆頭圓柱形刀柄。加工時，將鉆有注油孔的零件放入工裝對應(yīng)孔內(nèi)，旋轉(zhuǎn)零件使標(biāo)準(zhǔn)棒通過側(cè)面腰圓孔（考慮到各類注油孔位置不同）插入注油孔內(nèi)，用螺釘將零件壓緊，零件及工裝整體吊裝至機(jī)床工作臺上；加工完成后，拆下螺釘、標(biāo)準(zhǔn)棒，換另一零件繼續(xù)加工，無需重復(fù)對刀，方便、快捷、高效和可靠。

圖3 實(shí)物

針對與此類位置關(guān)系明確，但是無法直接測量的零件，可選擇已加工表面或特征為基準(zhǔn)設(shè)計專用工裝，將虛擬的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為實(shí)際可以測量的實(shí)物，在保質(zhì)保量、提質(zhì)增效方面提供新思路。

3 結(jié)束語

通過批量加工和質(zhì)量驗(yàn)證，U形工裝在實(shí)踐中取得了良好的效果，帶有徑向孔類的零件都可以采用此方法進(jìn)行端面加工，可有效提高加工精度、流轉(zhuǎn)效率，具有以下明顯優(yōu)勢。

1）采用特制的U形工裝，用上一道工序的加工表面作為定位基準(zhǔn)，無需劃線找正等繁瑣工序，解決了傳統(tǒng)方法造成的定位誤差和加工偏差難題，使加工后的油杯外壁沒有夾傷、劃傷等缺陷，消除了零件圓周變形。

2）采用數(shù)控銑床加工油杯端面油槽，加工精度高，加工的油槽底部與油杯外端面的平面齊平；采用合理的切削參數(shù)，使加工的端面油槽尺寸穩(wěn)定，加工中，零件無轉(zhuǎn)動、位移等現(xiàn)象發(fā)生。