中開雙吸離心泵泵體中道孔加工工藝及工裝設(shè)計(jì)

1、中開雙吸離心泵泵體中道孔加工工藝及工裝設(shè)計(jì)中開雙吸離心泵泵體中道孔加工工藝及工裝設(shè)計(jì) 韶關(guān) 市技師學(xué)院 （廣東 512023） 趙偉宜 曾燕玲 張彩珠 上海 東方泵業(yè)（集團(tuán)）有限公司 （ 201906） 陳業(yè)亮 摘要：本 文通過對中開雙吸泵長階梯孔的加工工藝分析、工裝設(shè)計(jì)和 實(shí)踐，介紹了一種切實(shí)可行且效率較高的工藝方案。 我們 開發(fā)的中開雙吸離心泵系列產(chǎn)品，屬于小批量輪番生產(chǎn)。泵 體零件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分都集中在泵體中道孔上，中道孔在泵 體和泵蓋上各占一半，泵體和泵蓋把合后一起加工，除了尺 寸精度要求較高外，要求各孔同軸度較高。孔的尺寸大小不 同，呈階梯狀，而且有的大孔在小孔里面，加工時(shí)看不到孔

2、的加工情況，給加工時(shí)進(jìn)刀和孔的尺寸測量帶來很大的不 便。泵體和泵蓋的結(jié)構(gòu)及加工狀態(tài)如圖 1 所示。 1. 目前普 遍采用的加工工藝 我們以前沒有加工過此類零件，通過調(diào) 研，了解到目前各個(gè)廠家基本上都是在臥式鏜床上進(jìn)行加 工，加工形式如圖 2 所示。 使用一個(gè)大鏜桿，受最小孔徑 的制約，鏜桿的直徑受到限制，不能為了提高鏜桿的剛性而 盡量地加大直徑。鏜桿的長度根據(jù)工件的長度和鏜床主軸到 尾座的距離確定。鏜桿的一端與鏜床主軸剛性連接，另一端 支撐在鏜床尾座上。鏜桿上在不同的位置開了數(shù)個(gè)裝刀用的 方孔，以適應(yīng)不同位置孔的加工。所有需要加工的中道孔和 端面在泵體的一次安裝中完成。為了保證兩端面與中道孔的

3、 垂直度，其一端的端面可以在平旋盤上安裝刀桿完成加工， 而另一端則要設(shè)計(jì)專用刀盤安裝在鏜桿上，才能完成對孔端 面的加工，保證圖樣的形位公差要求。 圖 1 通過分析，這 種加工工藝可以保證中道各孔的同軸度和兩端端面與中道 孔的垂直度要求，加工質(zhì)量穩(wěn)定。但加工效率低，工裝設(shè)計(jì) 復(fù)雜，對操作工人的技術(shù)水平要求高。造成加工效率低的原 因有：工件材料一般為灰鑄鐵，加工余量較大，每個(gè)孔都 要經(jīng)過多次進(jìn)刀才能完成加工。加工過程中的每次進(jìn)刀，都 要松開刀桿的壓緊螺栓，用榔頭敲擊刀桿的尾部，進(jìn)刀量不 易控制，尤其是最后精鏜的進(jìn)刀量，要小心謹(jǐn)慎并多次試切 測量才能完成。加工端面的專用刀盤設(shè)計(jì)、制造復(fù)雜，加 工過程

4、中容易振動(dòng)，吃刀量小。鏜桿長度大，鏜桿直徑受 加工孔的限制不能太大，造成鏜桿剛性差，吃刀量稍大就會 引起鏜桿振動(dòng)。 2. 工藝改進(jìn) 工藝改進(jìn)的目的主要是提高加 工效率。目前通用工藝影響加工效率的原因主要集中在中道 孔端面的加工和加工中刀具的調(diào)整，以及鏜桿剛性差造成的 切削用量小。工藝改進(jìn)的具體措施是：將中道孔的兩端面 加工全部由平旋盤上裝刀完成，放棄原來端面加工采用專用 刀盤的加工方式。 改變支撐位置，使用相對較短的鏜桿， 提高鏜桿的剛性。采用兩端孔分別加工，用定尺寸成形刀 具，減少刀具調(diào)整時(shí)間。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，對加工方法進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后的加工方式如圖 3 所示。 新工藝首先 根據(jù)兩端幾

5、個(gè)孔的尺寸大小，制造幾把定尺寸刀具（不包括 中間大孔），刀桿安裝在鏜床主軸端孔內(nèi)，采用莫氏錐度與 主軸配合。這樣就把原來在鏜桿上調(diào)整刀具保證加工孔的尺 寸變?yōu)楦鼡Q刀桿加工。因?yàn)楦鼡Q刀桿的時(shí)間要比在鏜桿上調(diào) 整刀具的時(shí)間短，加工尺寸準(zhǔn)確，又由于刀桿剛性好，提高 了切削參數(shù)，因此加工效率得到了提高。兩端孔的端面加工 由安裝在平旋盤上的刀具來完成，由于平旋盤的切削參數(shù)容 易控制，且能保證加工的端面與中道孔的垂直度，比傳統(tǒng)工 藝中用專用刀盤加工明顯提高了效率。一端全部加工完成 后，利用鏜床工作臺的回轉(zhuǎn)功能，將工件回轉(zhuǎn)180，加工另一端的孔與端面， 加工方法與前述完全相同。 圖 21.兩端 需要加工的端

6、面 2.鏜床尾座 3.鏜套 4.軸承壓蓋 5.鏜桿 兩 端孔加工完成后， 打開泵蓋更換鏜桿， 對中間大孔進(jìn)行加工。 鏜桿采取一端與鏜床主軸剛性連接，另一端以已加工好的孔 通過鏜套支撐。這樣鏜桿尺寸變短，剛性增加，吃刀量可以 加大，提高了加工效率。加工方法如圖 4 所示。 3. 鏜桿及 鏜刀盤結(jié)構(gòu) 鏜桿及鏜刀盤的結(jié)構(gòu)如圖 5 所示。 由于泵體中 間孔直徑較大，鏜刀在鏜桿上伸出較長，刀桿剛性變差，所 以設(shè)計(jì)一個(gè)鏜刀盤，在鏜刀盤上安裝鏜刀，提高了鏜刀的剛 性。 鏜刀盤采用分體結(jié)構(gòu)，用螺栓聯(lián)接壓緊，這樣可使鏜 刀的更換更方便，在不從鏜床上拆卸鏜桿的情況下，即可更換不同尺寸的鏜刀盤，并且可以根據(jù)泵體的尺

7、寸不同，方便地改變鏜刀盤在鏜桿上的安裝位置。 圖 31.鏜套 2.軸承壓 蓋 3、 5.刀桿 4.鏜床回旋盤 圖 41.鏜套 2.鏜套銅襯 3.軸承 壓蓋 4.鏜桿 新鏜桿除了比傳統(tǒng)鏜桿長度尺寸變小、剛性提 高之外，在鏜刀盤上增加了微調(diào)進(jìn)給機(jī)構(gòu)（見圖5）。 在鏜刀盤上增加了一壓板，壓板通過螺栓固定在鏜刀盤上，壓板 中間有一個(gè) M12 螺紋孔。在鏜刀的尾部加工一個(gè) M10 螺紋 孔。調(diào)節(jié)螺桿上有兩段螺紋，一段為 M12 ，一段為 M10 ，尾 部為四方體，以方便調(diào)節(jié)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)節(jié)螺桿結(jié)構(gòu)如圖 6 所示。 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺桿時(shí)，由于鏜刀是方形的，不會跟隨 轉(zhuǎn)動(dòng)。在 M12 螺紋副的作用下， 螺桿會向

8、前或者向后帶動(dòng)鏜 刀移動(dòng)（根據(jù)調(diào)節(jié)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方向） ，同時(shí)，在 M10 螺紋副 的作用下，螺桿又會帶動(dòng)鏜刀向后或者向前移動(dòng)，與調(diào)節(jié)螺 桿的移動(dòng)方向相反，這樣鏜刀實(shí)際移動(dòng)距離就是調(diào)節(jié)螺桿向 前移動(dòng)的距離減去鏜刀向后移動(dòng)的距離差。假設(shè)調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn) 動(dòng)一周（360 ）,在M12螺紋副的作用下，帶動(dòng)鏜刀向前移 動(dòng)M12的一個(gè)螺距1.75mm,在M10螺紋副的作用下，鏜刀 向后移動(dòng)M10的一個(gè)螺距1.5mm，這樣鏜刀實(shí)際向前移動(dòng)了 0.25mm。調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng) 360，鏜刀只移動(dòng)了 0.25mm，從 而達(dá)到了鏜刀微調(diào)的效果。調(diào)整后轉(zhuǎn)動(dòng)壓緊螺釘將鏜刀固 定。 4. 新工藝實(shí)施的兩個(gè)核心問題 實(shí)施改進(jìn)后的新工藝

9、有 兩個(gè)核心問題必須解決，一個(gè)是鏜床工作臺的回轉(zhuǎn)精度問題，要保證工作臺 180回轉(zhuǎn)準(zhǔn)確；另一個(gè)是加工前鏜床工 作臺的調(diào)整問題，要保證鏜床工作臺的回轉(zhuǎn)中心線與鏜床主 軸的回轉(zhuǎn)中心線共面。前面的問題比較容易解決，現(xiàn)在普遍 使用的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)精度完全可以滿足加工要求。 后一個(gè)問題則需要認(rèn)真對待，其調(diào)整精度直接影響加工后中 道各孔的同軸度。調(diào)整方法很多，我們采用的調(diào)整方法比較 簡單，而且調(diào)整精度高，現(xiàn)介紹如下。 選一個(gè)合適的工件 或者一段鋼管，用壓板大概固定在鏜床工作臺的回轉(zhuǎn)中心 上，試件的中心線與鏜床主軸的中心線方向相同，如圖 7 所 示。 在試件上加工一通孔，孔的表面粗糙度值不要太大， 以

10、提高檢測精度。 鏜刀退出試件， 將鏜床工作臺回轉(zhuǎn) 180， 在鏜桿上安裝一百分表，轉(zhuǎn)動(dòng)鏜床主軸帶動(dòng)鏜桿轉(zhuǎn)動(dòng)，看百 分表在水平方向的最大讀數(shù)差值是多少。在水平方向向百分 表讀數(shù)大的方向相反的方向，將工作臺移動(dòng)最大讀數(shù)差值的 一半。比如，百分表在水平方向讀數(shù)差值為1mm,百分表最大讀數(shù)靠近操作者一側(cè)，則應(yīng)將工作臺在水平方向向操作者 的相反方向移動(dòng)0.5mm，然后重新加工孔，重復(fù)上面的檢測 方法，直至測量結(jié)果（百分表在水平方向的最大讀數(shù)差值） 小于被加工零件要求的同軸度為止，將工作臺橫向?qū)к夋i 死，工作臺調(diào)整完畢。加工泵體時(shí)，工作臺只沿著鏜床主軸 軸線方向移動(dòng)，橫向不許移動(dòng)，否則將會破壞工作臺調(diào)整的

11、 精度。 圖 5 鏜桿及鏜刀盤1.鏜套 2.鏜套銅襯 3.鏜桿 4.鏜刀 5、 7.鏜刀盤 6.拉緊接頭 8.聯(lián)接螺釘 9.調(diào)整螺桿 10.壓板 11.刀桿 12.壓刀螺釘 圖 6 調(diào)節(jié)螺桿 圖 7 工作臺調(diào)整好后，泵體安裝在工作臺上，安 裝位置不影響兩端加工孔的同軸度，只影響被加工孔的加工 余量。而孔的加工余量要求并不高，所以泵體安裝時(shí)，只要 用找正盤大概找正一下即可固定加工。 5. 工藝改進(jìn)的實(shí)施 效果 改進(jìn)后的加工工藝，將原來在鏜桿上調(diào)整刀具控制加 工精度改為定尺寸刀具加工，縮短了輔助時(shí)間，提高了加工 精度，簡化了測量手段；用短鏜桿代替長鏜桿后，提高了鏜 桿剛度，加大了切削用量，鏜刀微調(diào)機(jī)構(gòu)的采用方便了精加 工時(shí)的刀具調(diào)整，綜合加工效率提高一倍以上。 6. 有待解 決的問題 由于泵體中道孔中間大孔在加工時(shí)看不到（見圖 2、圖 4），每次進(jìn)刀都要卸下泵蓋，試切后再合上泵蓋加工， 加工余量稍大， 一般都要經(jīng)過三、 四次的拆裝才能完成加工， 嚴(yán)重影響了加工效率的提高，無論是傳統(tǒng)工藝還是改進(jìn)后的 工藝，都沒有很好地解決這個(gè)問題，這也是泵行業(yè)今后的攻 關(guān)課題。 參考文獻(xiàn)： 1 王先逵 . 機(jī)械