消防水泵葉輪車削加工夾具設(shè)計及工藝改進

陳廣建

（蘇州市蘇水實業(yè)發(fā)展有限公司，蘇州 215000）

本文主要分析影響葉輪加工和造成形位公差超差等質(zhì)量問題的原因，并針對相關(guān)問題進行工藝改進，同時采用驗證措施和方法，證明改進后的工藝提高了葉輪的加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，在相同或類似產(chǎn)品的加工制造中有示范引領(lǐng)作用。

1 消防水泵葉輪加工特點及工藝要求

消防水泵葉輪為H59 鑄銅成型中空鑄件，主要加工兩端面、凸臺、外徑和內(nèi)孔，形狀位置和線形尺寸公差要求較高[1]。它的主要尺寸如圖1 所示。

第一，粗車工序。平端面A 留0.3mm 精車余量；粗車φ25mm 的孔，留0.5mm 精車余量；粗車5.0mm 的臺階高度留0.3mm 精車余量；粗車φ100mm 的孔留0.5mm 精車余量。第二，鉆孔、粗鏜工序。用φ14mm 的普通錐柄麻花鉆加工通孔；粗鏜φ15mm 內(nèi)孔，留0.5mm 精鏜余量。第三，調(diào)頭、粗車工序。加工平端面C，留0.3mm 精車余量；加工φ28mm 的孔，留0.5mm 精車余量；對于6.0mm 的臺階高度，留0.3mm 精車余量。第四，精車工序。按照標(biāo)準(zhǔn)操作流程，孔徑的尺寸公差應(yīng)滿足φ28mm±0.05mm，臺階高度的尺寸公差應(yīng)滿足6.0mm±0.05mm。第五，精鏜、倒角工序。精鏜內(nèi)孔應(yīng)滿足φ15mm±0.05mm；倒角為3×C1。第六，調(diào)頭、精車、倒角工序。經(jīng)該工序處理后，葉輪的尺寸公差應(yīng)滿足90mm±0.05mm、φ25mm±0.05mm，臺階高度應(yīng)滿足5.0mm±0.05mm，倒角2×C1。第七，精車、倒角工序。采用一夾一頂?shù)姆椒?，精車?00mm±0.05mm，倒角1×C1。第八，拉槽工序。拉槽尺寸4mm×2mm。最后，經(jīng)尺寸全檢合格后入庫，流轉(zhuǎn)至組裝工序。

圖1 消防水泵葉輪

消防水泵葉輪車削加工中，葉輪的線形尺寸和表面粗糙度經(jīng)過粗車和精車后都能滿足相關(guān)技術(shù)要求。但是，因為葉輪是鑄銅成型中空鑄件，所以它的定位面和夾緊面均為毛坯面且強度不足。夾緊力過小會產(chǎn)生松動現(xiàn)象，夾緊力過大會產(chǎn)生彈性或塑性變形，導(dǎo)致出現(xiàn)形位公差超差的現(xiàn)象[2]。

2 產(chǎn)生問題的原因分析

普通C6136 或C6140 型車床用三爪卡盤夾持工件找正并夾緊，由于車削加工時的車削力和車削沖擊力大于或等于夾緊力，零件在持續(xù)車削和鑄造白口時切削力瞬間急劇增大，導(dǎo)致零件加工過程出現(xiàn)松動的現(xiàn)象。松動狀況嚴(yán)重時會發(fā)生零件變形、車刀擠碎以及工件飛出等事故，難以保證消防水泵葉輪的加工精度要求。

3 車削加工使用的夾具設(shè)計制作及方法改進

為消除工件在夾緊時因夾緊力的大小不易精準(zhǔn)控制而產(chǎn)生塑性變形、顫抖或松動、擠碎車刀、工件飛出和尺寸超差等問題，現(xiàn)對原加工工藝流程進行認(rèn)真梳理、比較論證和篩選優(yōu)化，并設(shè)計消防水泵葉輪車削實用新型夾具。該新型夾具不但定位方式精準(zhǔn)，而且方便快捷，零件夾緊狀態(tài)牢固可靠[3]。新型夾具結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 消防水泵葉輪車削夾具結(jié)構(gòu)示意圖

精車時，用內(nèi)六角螺栓將該新型夾具直接固定在車床主軸的法蘭上，以取代三爪卡盤，并把工件內(nèi)孔套裝在夾具芯棒上（通常兩者的配合間隙為0.02 ～0.03mm），工件精面緊貼夾具基準(zhǔn)面。根據(jù)新型夾具制定更加合理的加工工藝，即將原第四、第五工序合并為精車、精鏜、倒角，原第六、第七工序在新型夾具上一次裝夾加工完成。優(yōu)化改進后的方案縮短了加工時間，并且因采用了新型夾具一次裝夾加工完成，提高了消防水泵葉輪的同軸度、平行度、平面度及垂直度，且生產(chǎn)效率提高了35%左右?？梢?，新型夾具保證了各部位加工尺寸的準(zhǔn)確可靠。

4 新型夾具的使用與調(diào)整

使用該新型夾具前，應(yīng)清理其各部位和與之連接的車床主軸法蘭面，去除殘留雜質(zhì)、灰塵及細(xì)小金屬碎屑，并均勻涂抹潤滑油，以提高夾具的精度和使用壽命。在使用該新型夾具量產(chǎn)前，需用千分表調(diào)校精確后再將其緊固在車床主軸法蘭上，以避免零件的形位公差和線形尺寸超差。使用該新型夾具加工葉輪首件完工后，應(yīng)對照產(chǎn)品圖紙標(biāo)注的相關(guān)尺寸和技術(shù)要求全面檢查產(chǎn)品，若發(fā)現(xiàn)問題，要及時調(diào)整夾具，待修復(fù)后才能繼續(xù)使用。為發(fā)揮該新型夾具的優(yōu)勢，應(yīng)避免加工過程中工件的抖動，要選取合適的進給量和主軸轉(zhuǎn)速。

使用該新型夾具前，應(yīng)仔細(xì)檢查其各部位的完好程度，發(fā)現(xiàn)損傷時需及時修復(fù)。該新型夾具使用后，應(yīng)將其各部位均勻涂抹防銹油，并使法蘭面朝下水平放置于干燥通風(fēng)處，避免人為損傷。

5 結(jié)語

生產(chǎn)使用實踐表明，該消防水泵葉輪專用車削夾具科技含量和創(chuàng)新水平較高，加工工藝科學(xué)合理，定位精確可靠，夾緊牢固，極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。