柴油机喷油泵油孔的车床夹具设计

钟奇，王道林

(南京工业职业技术学院机械工程系，江苏南京 210046)

随着汽车工业的快速发展，汽车柴油机的需求日益增加。人们常常形容发动机是汽车的心脏，而喷油系统则是柴油机的心脏。喷油泵作为柴油机喷油系统的重要组成部分，其机械加工产品质量、装配调整和使用维修对柴油机的动力性能、油耗、排放和使用寿命起着决定性的作用［1］。

目前，喷油泵零件油孔大多采用钻床加工，因喷油泵零件外形结构的特殊性，增加了钻床夹具设计的难度，延长了生产准备周期;同时，现有的喷油泵零件钻床夹具操作复杂，劳动强度大，生产效率低［2］。为克服现有技术存在的问题，设计了一种喷油泵油孔加工用角铁式车床夹具，该夹具不仅结构紧凑、操作简单、方便可靠，而且降低了工人的劳动强度，提高了生产效率，生产中具有很强的实用性。

1 喷油泵零件工艺分析

喷油泵零件具有外形结构复杂的特点，所需加工的油孔不仅与零件内孔有尺寸精度要求，与零件台阶面也有尺寸精度要求，而且有垂直度的位置精度要求，同时距离很近。喷油泵零件如图1所示。因该零件外形结构复杂，故选用HT200材料的铸造毛坯。在油孔加工之前，零件其他加工表面均已加工完成。

图1 喷油泵零件图

2 夹具的结构设计及其工作原理

2.1 结构设计

分析喷油泵零件图可知，该零件的油孔需要分别保证与台阶面、零件内孔的距离尺寸及精度要求，同时还需保证与零件内孔的垂直度精度的技术要求。为此，在夹具设计时，以台阶面、台阶面上φ8H7孔和φ12H7孔分别采用支承钉、菱形销和定位轴等定位元件实现工件的一面两孔定位，满足基准重合原则，保证零件的加工质量。

喷油泵零件壁厚较薄且不均匀，故而采用轴向夹紧方式，消除由于径向夹紧导致工件变形所产生的误差［3］。为便于工件在夹具中的装卸，采用活块机构夹紧工件。

喷油泵油孔加工用车床夹具结构，如图2所示。该夹具由定位装置、夹紧装置 (包括夹紧元件和夹紧机构等)、夹具体、标准件四部分组成。其中定位元件 (定位轴)可根据喷油泵零件圆柱形内孔尺寸大小的不同选择更换，从而有效地减少夹具的设计制造成本和生产准备周期。

图2 喷油泵油孔车床夹具总装图

该夹具由夹具体与机床连接，使用机床可视具体情况而定。用止口定位的夹具体通过过渡盘安装在车床主轴上;在夹具体上由上而下依次设有支架角铁、支承角铁和定位轴角铁，角铁与夹具体均采用螺钉连接，在支架角铁上设有压紧螺钉和活块，压紧螺钉的下端穿过活块后与压头连接，活块铰接在支架角铁上;在支承角铁上设有工件定位用的菱形销和支承钉;在定位轴角铁上设有长槽，便于调整安装在此的定位轴位置，保证工件油孔轴线与机床主轴的轴线一致，从而满足油孔的位置精度要求。压头与压紧螺钉采用挡圈连接，可保证压头夹紧工件时只向下压紧工件，不随压紧螺钉的旋转而旋转;同时，当工件的压紧面不平整时，仍能保证压头对工件的有效夹紧。

2.2 夹具工作原理

该夹具的工作原理是:首先根据所需加工的喷油泵零件圆柱形内孔的径向基本尺寸，设计加工定位轴。然后根据工件台阶面上圆孔的尺寸，设计加工菱形销，并以工件的圆柱形内孔、台阶面及台阶面上的圆孔在定位轴、支承钉和菱形销上完成定位。扳动活块，使活块绕铰链旋转到工件的夹紧位置，拧紧压紧螺钉，使压头向下压紧工件。当工件油孔的加工完成后，旋松压紧螺钉，使工件松开，扳回活块，即可实现工件的自由装卸。

3 夹具可行性分析

3.1 定位误差

定位误差包含基准不重合误差和基准位移误差。此例中，因定位基准与工序基准重合，则基准不重合误差为 0［4］。

就尺寸12+0.10-0.03而言:工件采用一面两孔定位方式，其中φ12H7(+0.0180)孔中使用定位轴，定位轴的定位部分尺寸为φ12g6(-0.006-0.017)，则基准位移误差ΔY为:

故其定位误差为0.035 mm。

3.2 夹具安装误差

在此例中，夹具体连同定位元件通过过渡盘安装到机床主轴上，通过夹具体上设置的校正环，可对定位轴的位置进行调整，保证工件油孔轴线与机床主轴的轴线一致，保证位置误差小于0.015 mm，从而达到尺寸精度要求，故而夹具的安装误差最大0.015 mm。

3.3 加工方法误差

在此例中，影响工件尺寸误差的因素 (除夹具因素外)主要是车床的主轴径向跳动［5］。如现场实测某车床主轴的径向跳动为0.04 mm，则加工方法误差为0.04 mm。

由此可见，工件在该车床夹具上装夹加工的误差小于零件给定的尺寸公差值0.13 mm，故该尺寸的精度足以保证。

其加工误差也小于零件给定的尺寸公差值0.13 mm，故该尺寸的精度同样足以保证。

4 结束语

该车床夹具采用一面两孔定位方式，活块机构轴向夹紧工件，保证了产品质量。夹具结构紧凑、操作简单、方便、可靠，大大降低了工人的劳动强度，提高生产效率。

［1］戴俊，魏云平，罗银生.质量式智能型喷油泵试验台的研制［J］.机械设计与制造，2011(5):116-118.

［2］景红，李爱平，郑香玲，等.柴油机喷油泵体复杂孔系加工精度控制技术［J］.铁道机车车辆，2011，31(S1):405-407.

［3］赵宏立.机械加工工艺与装备［M］.北京:人民邮电出版社，2009:107-114.

［4］王道林.面向套类零件的成组夹具设计［J］.机床与液压，2012，40(4):30-32.

［5］彭巍，秦启书.曲面定位车床夹具分析［J］.机床与液压，2010，38(4):113-114.