用于活動油杯的U形工裝設計

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任公司 山西長治 046012

1 序言

油杯屬于油孔類回轉體零件，孔壁內有軸向油槽，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。因為位置關系特殊，所以加工時三軸機床難以直接找正，但占用五軸機床又不經濟。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，設計U形側開口工裝，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

針對該類型零件，以某軸瓦為研究對象，進行工藝路線規劃。車削外形，鉆注油孔，取消鉗工劃線工序，以注油孔為基準設計專用工裝，裝夾找正，加工各類有位置要求的槽。將虛擬基準實體化、加工流程精簡化。

2.1 零件典型結構分析

圖1為該類零件典型結構示意，端面布置有徑向槽，腰部開有用于供應潤滑油的注油孔，內表面有螺旋形環槽，注油孔與徑向槽、注油孔與螺旋槽有位置要求。實際加工中，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、效率差且流轉慢。

圖1 典型結構示意

2.2 實施方案

設計如圖2所示的柔性工裝，該工裝由C形塊、標準棒、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、側面開腰圓孔共同限制零件自由度，實現完全定位，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向平移及轉動5個自由度[3]；側面開腰圓孔，與標準棒（同直徑刀柄即可）共同限制工件沿Z向轉動1個自由度，同時，腰圓孔可以適應不同孔距產品加工；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 實施效果

經過理論分析，確定該方案可行性后，針對某一零件對該加工定位方法進行驗證。圖3是車間加工過程中工裝和零件實物，標準棒選用相應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孔內，旋轉零件使標準棒通過側面腰圓孔（考慮到各類注油孔位置不同）插入注油孔內，用螺釘將零件壓緊，零件及工裝整體吊裝至機床工作臺上；加工完成后，拆下螺釘、標準棒，換另一零件繼續加工，無需重復對刀，方便、快捷、高效和可靠。

圖3 實物

針對與此類位置關系明確，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設計專用工裝，將虛擬的基準轉化為實際可以測量的實物，在保質保量、提質增效方面提供新思路。

3 結束語

通過批量加工和質量驗證，U形工裝在實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行端面加工，可有效提高加工精度、流轉效率，具有以下明顯優勢。

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，無需劃線找正等繁瑣工序，解決了傳統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，使加工的端面油槽尺寸穩定，加工中，零件無轉動、位移等現象發生。