球形座環內球面球形槽的加工與測量

■西安航空動力控制科技有限公司（陜西 710077）任燕飛 韋飛海 楊錦梅

我廠某型航空發動機柱塞泵的柱塞組件中首例使用球形座環，其目的是對柱塞頭起到固定作用，并且柱塞頭在柱塞組件中收口時不易傷到柱塞的球面上，球形座環內球面球形槽的設計滿足了柱塞泵充分潤滑的新要求，同時其加工和測量也為工藝提出了新要求。

1.球形座環內球面球形槽的加工工藝

（1）球形座環結構及尺寸要求：該球形座環的結構為薄壁指環狀（見圖1），外徑尺寸mm，內孔為16 mm的球面，在內球面上均布4處寬度為0.3～0.5 mm的球形槽R0.2 mm，球形槽切入最深處在mm直徑上，零件厚度尺寸mm，上下兩平面要求平行度0.02 mm，內孔口處形成底部尺寸為mm的自然倒角，外徑上有0.7～0.8 mm寬10°的斜槽，設計要求“表面E相對于表面T的位移±0.1 mm”，即4處球形槽最大直徑處公共圓截面中心線對基準面T的位移不大于±0.1 mm。

圖1 球形座環結構

（2）球形槽的機械加工工藝分析。結合我廠的工藝技術水平及制造能力，圖1的球形座環結構和技術要求“表面E相對于表面T的位移±0.1 mm”采用傳統工藝方法及測量方法較難實現，可根據現有工藝設備嘗試特種工藝加工和新的測量理念、測量方法以滿足產品性能需求。

球形槽環機械加工工藝方法：球形座環采用棒料加工，先將外圓和球面及上下兩端面車削出來，再研磨內球面16 mm，按16.03 mm留余量加工并保證表面粗糙度值Ra=0.1m作為球形槽加工的基準，淬火、電火花加工球形槽后修研球面保證16 mm尺寸要求。

球形座環的球形槽采用電火花特種加工工藝，根據球形槽的結構，確定的裝夾方式設計專用夾具1D377/1019，以減少使用組合夾具重復裝夾定位帶來的積累誤差；根據球形槽型面及尺寸設計專用電極1D177/0175，加工時使用電極單件找正內球面誤差應不大于0.01 mm，由電極尺寸及放電間隙來保證球面粗糙度值Ra=0.2m、槽寬0.3～0.5 mm的要求。結合球形座環材料、電極材料以及加工中電極的磨損量，應及時修理電極，避免電極磨損后球形槽型面尺寸不合格現象。

因球形座環內球面16.03 mm（實際值16 mm）、球形槽與端面T不是一次裝夾加工完成，因此“表面E相對于表面T的位移±0.1mm”的實測值是判斷該要求合格的唯一標準。因球形槽型面尺寸小，使用傳統測具及測量方法無法實現，需要尋求新的測量手段。

2.球形座環內球面球形槽的測量

（1）球形槽測量方法的分析：①根據球形槽的結構及尺寸“表面E相對表面T的位移±0.1mm”，使用通用測具無法測量，因該測量點的尺寸只有0.3～0.5 mm，即使測具設計出來也無法制造且成本高。②可使用投影儀進行單件投影檢測，檢測手段成本高于我廠，不滿足批量生產的要求。③根據間接測量的理念，可將該技術要求的測量轉化為間接易測尺寸的測量，由技術要求得出間接尺寸，通過測量間接尺寸的合格性來保證設計最終要求。根據球形槽的結構特點將“表面E相對表面T的位移±0.1 mm”的測量轉化為深度尺寸的測量：在該球形座環距T表面1.5±0.1 mm深度處給出mm的具體理論值，并設計測量尺寸1.5±0.1 mm的深度規，從而實現通過測量深度尺寸1.5±0.1 mm的合格性來間接保證“表面E相對于表面T的位移±0.1 mm”的目的。

（2）球形槽測具的設計：①球形槽測具深度規（見圖2），規體和量桿用螺釘M 4×6 mm 聯接起來，通過量桿在規體上端的伸出量來體現深度尺寸是否合格。②深度規量桿的測頭必須小于球形槽的寬度和直徑，因此量桿的測頭設計成橫截面為對角30°、R0.1±0.05 mm（兩處）的菱形，測量時菱形側頭兩端分別卡在相對的球形槽內，實現深度規的定位。③深度規的量桿選用合金結構鋼，規體選用碳素工具鋼，調制處理后保證硬度58～62 HRC。

圖2 深度規

（3）球形槽測具的使用。結合圖1和圖2，將深度規規體的下端面貼在球形座環的T斷面上，將量桿的菱形測頭放在mm、寬度0.3～0.5 mm的球形槽內，測量深度尺寸1.5±0.1 mm，從而間接保證球形座環的技術要求“表面E相對表面T的位移±0.1 mm”。

3.結語

實踐證明，球形座環球形槽的工藝方法合理有效，測具簡單實用。球形座環球形槽的加工工藝與測量方法，為同類零件的加工與測量提供事實依據，也為復雜結構要素的測量開啟新思路。