用于活动油杯的U形工装设计

张志奇，秦俊，李绪晨，杨少华，金继光，张丽，袁东

山西航天清华装备有限责任公司 山西长治 046012

1 序言

油杯属于油孔类回转体零件，孔壁内有轴向油槽，径向布置有油孔，端面也布有油槽，且端面油槽与注油孔和轴向油槽有一定角度要求。因为位置关系特殊，所以加工时三轴机床难以直接找正，但占用五轴机床又不经济。以往的加工方式是钳工划各类沟槽加工线，以划线找正，然后加工各类油槽。钳工划线精度差、流转慢，效率低，用自定心卡盘装夹，不仅会使零件表面留下夹痕，而且会使零件变形。

油杯原材料一般为铜棒，尺寸较小，位置关系明确，但加工时无法直接找正，以钳工划线找正工件，加工精度无法有效保证。为解决该类问题，设计U形侧开口工装，既能保证零件外壁与工装圆孔紧密贴合，又能保证油杯外圆不会因夹紧力大小而影响零件精度，而且U形工装装有油杯一边的厚度小于油杯圆柱长度，便于零件取出，省时省力，快捷高效地解决了难定位问题。

2 油杯加工方法改进

针对该类型零件，以某轴瓦为研究对象，进行工艺路线规划。车削外形，钻注油孔，取消钳工划线工序，以注油孔为基准设计专用工装，装夹找正，加工各类有位置要求的槽。将虚拟基准实体化、加工流程精简化。

2.1 零件典型结构分析

图1为该类零件典型结构示意，端面布置有径向槽，腰部开有用于供应润滑油的注油孔，内表面有螺旋形环槽，注油孔与径向槽、注油孔与螺旋槽有位置要求。实际加工中，零件尺寸较小或较大时，四轴铣床无法装夹或伸刀至加工表面[1]，采用钳工划线找正，精度低、效率差且流转慢。

图1 典型结构示意

2.2 实施方案

设计如图2所示的柔性工装，该工装由C形块、标准棒、压紧螺母等组成。基本工作原理为：在C形块直角处钻与轴瓦外圆配合的孔、侧面开腰圆孔共同限制零件自由度，实现完全定位，螺母保证工件压紧，正面缺口便于拆装零件。

图2 柔性工装示意

C形块直角处钻与轴瓦外圆配合的孔的公差设置为：轴外径上偏差+1/3尺寸公差[2]，限制Z向平移和X、Y向平移及转动5个自由度[3]；侧面开腰圆孔，与标准棒（同直径刀柄即可）共同限制工件沿Z向转动1个自由度，同时，腰圆孔可以适应不同孔距产品加工；在完全定位的同时，用一个螺母在边缘将其压紧，满足定位夹紧要求。

2.3 实施效果

经过理论分析，确定该方案可行性后，针对某一零件对该加工定位方法进行验证。图3是车间加工过程中工装和零件实物，标准棒选用相应直径钻头圆柱形刀柄。加工时，将钻有注油孔的零件放入工装对应孔内，旋转零件使标准棒通过侧面腰圆孔（考虑到各类注油孔位置不同）插入注油孔内，用螺钉将零件压紧，零件及工装整体吊装至机床工作台上；加工完成后，拆下螺钉、标准棒，换另一零件继续加工，无需重复对刀，方便、快捷、高效和可靠。

图3 实物

针对与此类位置关系明确，但是无法直接测量的零件，可选择已加工表面或特征为基准设计专用工装，将虚拟的基准转化为实际可以测量的实物，在保质保量、提质增效方面提供新思路。

3 结束语

通过批量加工和质量验证，U形工装在实践中取得了良好的效果，带有径向孔类的零件都可以采用此方法进行端面加工，可有效提高加工精度、流转效率，具有以下明显优势。

1）采用特制的U形工装，用上一道工序的加工表面作为定位基准，无需划线找正等繁琐工序，解决了传统方法造成的定位误差和加工偏差难题，使加工后的油杯外壁没有夹伤、划伤等缺陷，消除了零件圆周变形。

2）采用数控铣床加工油杯端面油槽，加工精度高，加工的油槽底部与油杯外端面的平面齐平；采用合理的切削参数，使加工的端面油槽尺寸稳定，加工中，零件无转动、位移等现象发生。