一種高效銑削空調壓縮機氣缸共鳴室的夾具設計

龍淑嬪，陳艷芳

（河源職業技術學院，廣東 河源 517000）

0 引言

在空調制冷技術中，使用壓縮機壓縮氣體來升高壓力。壓縮機中的氣缸需首先進行毛坯鑄件加工，再通過機床對各氣缸的各個面及孔和腔室進行加工。在加工氣缸共鳴室結構部分時，采用銑床進行加工，但若沿用普通裝夾方式，則加工裝夾耗時長，效率低。本文針對共鳴室加工工藝要求及加工特征，設計了一種可同時裝夾多個工件的夾具，可極大縮減裝夾時間，提高加工效率。

1 壓縮機氣缸共鳴室結構及加工工藝分析

1.1 壓縮機氣缸共鳴室結構分析

空調壓縮機氣缸毛坯為鑄件，在機床上進行加工的部位主要為氣缸兩面以及多個位置的孔和共鳴室腔體。

氣缸外形如圖1，氣缸共鳴室結構和尺寸如圖2 所示，共鳴室雙面孔徑為φ4 mm，公差值為±0.1 mm；槽深為11.02 mm，公差值為±0.15 mm；氣缸V 面排氣口角度β=60°；共鳴室角度α=12°。

圖1 氣缸外形

圖2 氣缸共鳴室結構和尺寸

1.2 壓縮機氣缸共鳴室工件加工工藝分析

壓縮機氣缸共鳴室選用銑床進行加工，工件以2-φ9.3 mm 通孔為加工基準，利用中心φ59 mm 通孔進行夾緊，產品加工完畢后檢驗要求：槽寬4.0±0.1，槽深0.72±0.15，孔徑4.0±0.1，孔深±0.15。

2 壓縮機氣缸共鳴室多工件裝夾加工的方案設計

通過對壓縮機氣缸共鳴室結構及加工工藝分析可知，若進行單個產品加工，可以直接通過氣缸中心孔進行夾緊定位。但在批量生產中，一次裝夾只能加工1 個工件，其生產效率過低，因此在單個裝夾基礎上進行夾具設計，使其一次裝夾能夠進行多個產品加工，以提高加工效率。通過整體分析，壓縮機氣缸共鳴室夾具設計思路為：

1）根據現有加工銑床的行程，以及壓縮機氣缸的尺寸，擬定一次加工裝夾工件為8 個，按2 排4 列分布。工件列距初定為135～145 mm，工件中心距離裝夾面板邊界為93 mm。兩行工件中心距離初定為160 mm，工件中心距離裝夾面板邊界為80 mm。

2）壓縮機氣缸共鳴室夾具設計目的在于提高加工效率，縮短裝夾時間，因此在進行夾緊設計時，對工件的夾緊及松開宜考慮選用自動控制的方式來實現。實現夾緊的自動裝夾可以采用電動控制、氣動控制以及液壓系統進行控制。

3）壓縮機氣缸共鳴室加工過程中，其夾緊部位為中心φ59 mm 的通孔，此孔在共鳴室加工前已經加工完畢，在本工序中利用其進行工件夾緊不能對該孔造成損傷，因此壓縮機氣缸共鳴室夾具擬定采用定位套進行定位，定位套中心用拉桿對工件進行壓緊操作。

4）壓縮機氣缸共鳴室夾具裝夾面板與銑床臺面采用墊高軸聯接，以實現機床工作臺面和氣缸之間的空間間距。

3 共鳴室8 個工件加工夾具的設計

3.1 壓縮機氣缸共鳴室夾具設計方案

通過對壓縮機氣缸共鳴室加工工藝分析，以及對設計思路進行可行性研究，確定了壓縮機氣缸共鳴室夾具的設計方案。

1）裝夾面板裝夾工件數目的確定。壓縮機氣缸共鳴室夾具確定一次裝夾8 個工件加工，按2 排4 列分布，第1 列和第2 列間距為135 mm，第2 列和第3 列間距為145 mm，第3 列和第4 列間距為135 mm。工件中心孔行距為160 mm。

2）壓縮機氣缸共鳴室夾具夾緊動力元件確定。通過對電力控制、液壓控制以及氣動控制3 種方式進行綜合比較，擬定采用氣動方式進行自動松開夾緊，動力元件選用氣缸。本夾具選用薄型氣缸，氣缸行程定為5 mm，薄型氣缸可直接購買。

3）夾緊元件選用。壓縮機氣缸共鳴室夾具以氣缸中心φ59 mm 的通孔作為夾緊位置，為了保證已加工位置的精度，采用定位套進行裝夾。定位套通過拉桿和彈簧脹套進行上下移動，與氣缸配合實現對工件的裝夾加工。

4）壓縮機氣缸共鳴室夾具的安裝方案。壓縮機氣缸共鳴室夾具通過墊高軸安裝于機床面板上，墊高軸采用螺紋聯接鎖緊。

5）壓縮機氣缸共鳴室夾具其它配件選用。壓縮機氣缸共鳴室夾具裝夾過程中采用墊塊進行調整，基準面墊塊自行加工。

3.2 壓縮機氣缸共鳴室夾具設計

1）彈簧脹套設計。

壓縮機氣缸共鳴室夾具用彈簧脹套采用材料為65Mn，熱處理后硬度為48～55HRC，具體尺寸及公差要求見圖3。

圖3 彈簧脹套

圖4 墊高軸尺寸及精度要求

圖5 定位套

2）墊高軸。壓縮機氣缸共鳴室夾具墊高軸采用45 鋼，夾具共需8件，在加工過程中為保證夾具的精度要求，8件墊高軸一起進行平磨，墊高軸的尺寸及精度要求如圖4 所示。

3）定位套。定位套采用45 鋼進行加工，材料進行調質處理，硬度為28～32HRC，具體尺寸及要求如圖5 所示。

4）基準面墊塊。夾具基準面墊塊采用材料為40Cr，熱處理后硬度為50～55HRC，具體尺寸及要求如圖6 所示。

圖6 基準面墊塊

5）拉桿。氣缸共鳴室夾具拉桿采用材料為45 鋼，熱處理后硬度為45～50HRC，具體尺寸和要求如圖7 所示。

6）棱形銷。氣缸共鳴室夾具棱形銷采用材料為GCr15，熱處理后硬度為58～62HRC，具體尺寸和要求如圖8 所示。

圖7 拉桿圖

圖8 棱形銷

7）裝夾面板。氣缸共鳴室夾具裝夾面板材料選用45鋼，調制處理后硬度為28～32HRC，具體尺寸和要求如圖9所示。

圖9 裝夾面板

圖10 壓縮機氣缸共鳴室夾具組裝圖

8）壓縮機氣缸共鳴室夾具裝配圖。壓縮機氣缸共鳴室夾具除了以上零件為自制件，其余所用零件為市場直接購置件，具體裝配關系和各項要求及材料如圖10 所示。

3.3 壓縮機氣缸共鳴室夾具裝夾工作過程分析

壓縮機氣缸共鳴室夾具進行裝夾的工作過程為：1）首先將氣缸松開，清理好裝夾面板；2）將壓縮機氣缸安放至裝夾面板上；3）將定位套裝至氣缸中心孔，通過調整各元件進行初步壓緊；4）安裝其余7 個工件，檢測各基準面是否一致，通過調整墊塊進行調整，使其裝夾高度一致。

4 結語

壓縮機氣缸共鳴室加工采用單個元件裝夾及加工，其加工裝夾時間長，加工效率比較低。采用設計的8 工件夾具后，一次裝夾可進行8 個工件加工，并且縮短了加工時的對刀時間，使加工效率大大提高。

［1］覃嶺，馮建雨.機械制造技術基礎［M］.北京：化學工業出版社，2006.

［2］吳永錦.機械制造技術［M］.北京：清華大學出版社，2010.