大庆油田装备制造集团研究院黑龙江大庆163411
摘要：利用制作偏心深孔加工工装，该夹具加工的零件既能保证产品的加工精度和质量，又能提高产品工作效率，降低加工成本和对工人技术水平的要求，并减轻工人的劳动强度。
关键词：专用夹具；偏心深孔；加工效率；加工精度
1前言
偏心孔零件是机械生产企业日常生产中经常遇到的生产器件，偏心孔的加工方法也多种多样，但是简单实用的偏心夹具截至目前仍然不多。机床夹具是机械机械加工制造中的重要工艺设备，它的设计和使用是提高产品精度和效率的重要工艺措施之一。要熟练掌握零件定位的理论，应该具备设计机床专用夹具的能力，从而扩大机床的加工范围。在原有设备的基础上利用简单的、低成本的工艺设备。完全可以达到事半功倍的效果，如使用专用夹具就可以降低车削零件大约%50的加工时间，加工出的零件即保证精度，稳定零件质量，提高生产效率，又降低加工成本，并减轻工人的劳动强度。所以夹具的设计、制作和改进将是一门重要的研究课题，通过机床夹具的使用进一步提高我们加工产品的综合能力。
2待加工零件的分析
2.1分析主体性能
据了解，我公司生产的偏心井口中的偏心油管挂和之前以及生产的偏心配水器、配注器都带有偏心孔，现我们主要分析偏心配水器。针对这一问题设计并制造了配水器主体偏心孔加工的专用夹具，解决生产中的主要技术问题。
从主体零件图可看出，偏心孔的圆柱度为0.033，对基准A的平行度为0.6。
2.2分析主体的加工工艺，进行工装设计
2.2.1分析加工工艺
a）从主题零件图中可看出除偏心孔外，外圆、中心孔、螺纹及两端密封槽均可用三爪夹盘夹紧加工，能够满足工艺要求。
b）偏心孔，从零件图可知：
精加工部分长度L1=115mm（φ20±0.065mm）
粗加工部分长度L2=192-15=77mm（φ20.5）
精加工段表粗糙度3.2。
从零件图可知偏心孔与φ45中心孔的偏心距e=37。
1）经分析若在四爪夹盘上加工主体偏心孔[2]，须每件都进行找正加紧，费时、费力，增加了辅助时间，生产效率极低，采用四爪显然是不合理。
2）若在钻床上钻此偏心孔，一方面孔太深，另一方面，钻床钻一孔可以，但在钻另一端孔时，就无法保证两端孔的同轴度，况且也无法加工偏心孔中的φ25+0.21。所以，在钻床上加工偏心孔是不合适的。
为了解决上述矛盾，进行了调查和分析，设计制造一个专用夹具，利用专用夹具在车床上实现偏心孔的加工。
图1主体
3专用夹具的设计
3.1弯板式车床专用夹具的构思
为了实现偏心，弯板用螺栓把在法兰盘上（见图3），再用两块“V”型铁沿轴线方向固定在弯板上，把弯板的高度调到要加工的偏心孔所要求的尺寸（配水器主体，53±0.05），用双柱式弹簧压板把工件压紧，实现了偏心孔的加工。
3.2弯板式夹具的加工工艺和技术要求
a）法兰盘：标准的φ380的法兰盘；开三个长孔。b）弯板：用角铁加工的，并焊两道加强筋（16厚钢板）。在弯板水平平面上打两方孔用以装压板螺栓，钻四个φ8.5的孔用以装“V”型铁。c）“V”型铁：用45钢，共两件。铣床加工成长120，宽53，厚24；d）压板螺栓：材料45，调质处理。
因在加工各配件过程中考虑到了夹具的平衡，所以，对个工件的重量做精密计算和严格控制，此工装的配重在工件加工过程中就已解决。
3.3装配过程
a）首先把法兰盘安装在车床的主轴上，将端面精车一刀，钳工划出中心线。b）用螺栓将弯板和法兰盘连接，用千分表找正，把弯板的高度调到所要加工的偏心孔的尺寸（配水器主体）53±005，将弯板的中心线调至与法兰盘中心线重合，用千分表把弯板和法兰盘的垂直度训好。c）将“V”型铁用螺栓与弯板连接，因“V”型铁的导向键和弯板的槽在加工过程中是按线加工，所以“V”型铁和弯板的中心线是重台的。d）将压板螺栓、压板弹簧、压板、压板螺母直接安装在所需的位置上，装弹簧是为了装夹工件时方便。
图2偏心夹具
3.4定位分析[1]
从图可知此工装主轴短销的小平面和外圆定位，小平面限制一个自由度，“V”型铁和压板夹外圆限制四个自由度，可以看出此工装为完全定位，能够满足加工要求。
3.5定位误差分析
从加工工艺上来看，软爪夹113-0.3外圆，车45+0.1孔。车外圆M105×2至105-0.1（此尺寸作为作为加工φ20±0.065孔的工艺尺寸用)。
而加工φ20±0.065时，把φ105-0.10两头放至“V”型铁上用压板压紧，可见φ105-0.10是φ113-0.3为基准加工而成，所以φ105-0.1基准是重合的，因此两孔的平行度误差很小，从检测情况看也是如此。
3.6用弯板式工装加工偏心孔的工艺过程
①把毛坯放至“V”型铁上，压板压紧，钻孔至φ18，再扩孔至φ20.5+0.1，孔深至77mm；②将定位销装至车床主轴孔内并用拉杆拉紧；③工件调头，φ20.5+0.1孔插入定位销，压板压紧，钻φ20±0.065孔至φ18，再扩至φ19.7，粗铰至φ19.8，精铰至φ20±0.065，扩φ20±0.1孔长25，用内孔车刀车出φ25+0.2空刀，倒30°和45°角去毛刺。
4实施后技术经济效果
1）工效比上一工装提高30%~40%。2）质量稳定，由于此工装在加工过程中各部件的重量就做了良好的分配，回转重量做到了良好的平衡，可选择合理的切削用量，所以，偏心孔的表面质量不但稳定还有很大提高。3）此工装经济，实用。因为所有部件都是自己加工，弯板也是用废边角料制作，由于体积小重量轻，对车床主轴没有多大影响，同时对机床耗电量也小。4）不受设备限制，只要是回转直径达400mm以上的车床都能使用。5）由于它是可调式车床专用偏心夹具，能在可调范围内车出不同中心距的偏心孔。
总之，此夹具机动灵活，适用范围广，解决生产中主要技术问题，从而保证了生产计划的实现。
参考文献
[1]李名望主编.机床夹具设计实例教程[M].北京：化学工业出版社，2010:277-284.
[2]吴拓编著.现代机床夹具设计[M].北京：化学工业出版社，2009:440-443.
作者简介
张文魁，助理工程师，出生于1992年，2015年毕业于东北石油大学机械设计制造及其自动化专业，现从事井下工具、井口设计与开发工作。地址：（163411）黑龙江省大庆市。电话13163556370。E-mail：492020937@qq.com。
收稿日期；2016-03-30