摘要：提出S3离心式浆泵轴承箱的新加工方法和新工艺措施。

　　关键词：　同心度　应力变形 新方法新工艺

　　1 引言

　　泵体在设计时，不仅要充分考虑到泵体的自身刚性和强度，以承受工作负载时所产生的较大轴向力和径向力，使其工作负荷不至于直接作用到电动机;同时还要具备有效地抗振性和散热性，以提高整机的运动平稳性和连续长时间工作的可靠性。为满足这些工作要求，大中型泵，采用了轴承箱方式过渡，以便承受和卸载工作时产生的大部分负荷力，避免电机直接承受较大的外力作用。因此对中大型泵来讲，轴承箱加工质量的好坏，将直接关系到该结构的功能或作用发挥，以及对振动、发热、散热等产生直接地影响。

　　2轴承箱加工的关键技术及难点

　　S3浆泵轴承箱是扁圆形的箱体，它即可增大内腔空间和贮油量，又可增加箱体与空气的接触面，以提高其散热能力。两端轴承孔采用了背对背的阶台孔，不仅可减少轴向的窜动，还可保证受热膨胀后轴承游离，减少热膨胀对轴承的附加作用力。

　　图1 轴承箱的结构示意图

　　因其结构为非直通孔，很难在一次装夹中，从一端同时完成二个背对背轴承孔的精加工。若采用二次装夹，即从二端分别加工轴承阶台孔，就较难保证两轴承孔之间的同轴度、法兰平面与两轴承孔轴线间的跳动量、以及法兰止口对两轴承孔的同轴度要求(技术要求可参见图1位置公差的标注)。若无法保证这些位置公差的要求，将会加剧浆泵的动不平衡，引起较大的振动，增加轴承负荷，加快其温升，甚至造成损坏。

　　3 原有加工方法和工艺存在的缺点

　　根据轴承箱的结构特性和加工面形状，原有的加工方法是在普通立式车床上进行的，通过通用夹具进行二次装夹完成的，具体的加工工艺如下：

　　①在立车四爪卡盘上，找正二端外形四棱角，粗、精车法兰、轴承孔的各加工面(图2)。

　　②在立车四爪卡盘上装夹找正定位心轴，再以法兰平面作为轴向限位，用压板压紧法兰平面，然后加工小端处的轴承孔及平面(图3)。

　　③用工装心轴定心，钻攻法兰端、轴承孔平面各孔和钻攻铣法兰上的各孔及槽。

　　④用工装心轴定心，钻攻小端轴承孔平面各孔。

　　⑤和工装心轴定心，钻攻轴承箱各侧面的各孔。

　　图2 四爪卡盘装夹示意图 图3芯轴定位及压板夹紧示意图

　　按此工艺加工，不仅需要二次装夹加工背对背阶台孔，同时还需在三种不同的机床设备上进行加工，造成加工周期长，效率低，难以保证各形位公差要求，成品合格率低。出现的主要质量问题有：

　　(1)法兰端面铣槽后的变形

　　按照先法兰端面车削再铣槽的工艺加工，开槽后的法兰端面则出现变形，不仅无法保证自身形状所要求的平面度，也无法保证其平面相对轴承孔的垂直度要求。

　　由于轴承箱是铸件，法兰是用二对边肋板相连接，而法兰的另二对边为悬空结构，使零件结构变的不规则、壁厚不均，造成零件在热处理和冷却过程中，出现热胀和冷缩速度不均的现象。具体表现在有肋板连接的法兰处，因结构实体大，热胀和冷缩速度较慢;而无肋板相连的法兰处，因结构实体小，热胀和冷缩快。这种热冷速度上的差异，会在法兰与肋板连接处的过渡区域内，形成相互作用的内应力，并在法兰为整圆的结构条件下达到相互平衡。

　　当法兰端面被开槽后，原有的内应力平衡被打破，其非平衡的应力释放，造成结构稳定相对较差的法兰变形。变形的大小，取决于结构的刚性，结构刚性好则变形小。零件连接肋板的厚度相对较薄，在热处理后，其冷却速度快，温度下降快，而与其相连的法兰，因结构尺寸相对大，还处于降温冷却的收缩过程中，必然会在法兰与肋板连接处产生冷热收缩不均而引发的内应力。

　　车削和铣削时，会因切削热在此产生冷热不均，产生新的内应力。而对于零件中形状规则且壁厚均匀的部分影响不大。当对零件法兰进行铣削开槽，将会打破原结构形状的应力平衡，使内应力重新寻求新的平衡，致使法兰产生变形，使法兰平面相对轴承孔轴线的跳动量增大，同时也使得止口圆度增大。

　　(2)二轴承孔、法兰止口与二轴承孔的同轴度超差

　　在立车上加工轴承箱时，二轴承孔的背对背结构，使其无法在一次安装定位中加工出背对背的阶台孔，必须通过调头的第二次装夹，才能完成其小端处的轴承孔加工。二次装夹，意味着两阶台孔的基准不统一，产生基准不重合误差;同时二次工装的心轴与零件定位孔存在着配合误差，也将增大基准不重合误差量。这种装夹方法将造成多重误差的累加，必将造成二轴承孔同轴度超差和法兰止口与二轴承孔轴线的垂直度超差。

　　(3)找正难，加工容易振动

　　在立车上加工轴承箱，采用四爪卡盘装夹，轴箱较高，找正时必须在夹紧处和远离夹紧的外伸处，借助棱边来回找正，确保轴承箱孔轴线与卡盘端面垂直，确保轴承箱各工面有足够的余量。

　　由于外伸长，受力点到支撑位的距离远，加工法兰时，刚性差，容易振动。

　　4 加工方法及加工工艺的改进

　　为有效解决二次装夹及所产生的相关问题，采用具有可转位工作台的卧式加工中心(TH6580×80/D)进行加工，并对轴承箱加工工艺做了相应改进，其工艺过程如下：

　　(1)采用1200的V形座与箱体圆弧面接触方式进行定位，并用浮动压板和螺旋件夹紧：

　　①粗加工法兰、止口、轴承孔。

　　②铣法兰各槽。

　　③精加工法兰端面、止口及止口平面、轴承孔及轴承孔平面。

　　④加工各孔及螺孔。

　　(2)将加工中心工作台的回转180度：

　　①粗精加工小端轴承孔，加工各孔及螺孔。

　　②加工箱体外侧面各孔及螺孔。

　　采用新设备、新工装和新工艺，有效地解决了原有加工工艺中存在的问题。

　　首先，采用“先开槽后加工端面”的加工工步，开槽后的应力释放，使端面变形完成，然后在其稳定后，再进行法面的加工，消除了后开槽所产生的弊端，保证了法兰端面与两孔垂直度的要求。

　　采用1200的V形块，支撑轴承箱体圆弧面，可有效提高轴承孔的定位准确性和对中性;增加零件与定位件的接触长度，增强零件的接触刚性，减小了零件装夹中的变形，以及对加工后形位公差的影响。同时提高了零件的抗振性，有效地保证了零件加工表面的粗糙度要求。

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