万硕兴　魏东　秦安

摘 要：泥浆泵是钻井作业的重要组成设备泥浆泵由泥浆泵机架、小齿轮总成、曲轴总成、十字头总成等组成。在泥浆泵的加工过程中，对泥浆泵机架和十字头总成的加工尤为精细，它们也是泥浆泵加工的难点部件。其中泥浆泵动力端部件均安装在机架上，十字头总成连接动力端与液力端。但是过去对它们的加工方法总是出现加工时间长、产品质量差等问题，所以我们在此重点探讨泥浆泵机架和十字头总成的现行加工方法以及改进方法，从而提高泥浆泵加工的质量和生产效率。

关键词：泥浆泵加工方法；泥浆泵机架；十字头总成

1 概述

泥浆泵分为动力端和液力端。其中动力端包括：机架、小齿轮轴总成、曲轴总成、十字头、十字头挡板、中间连杆等；液力端包括：冷缸总成、缸套、活塞、排出管汇和吸入管汇等。在加工的零部件中，泥浆泵机架和十字头总成最难加工。泥浆泵机架外形大，难以固定和找正；十字头总成中挡板体积小，工序多，难以保证所需精度。十字头挡板是薄壁异形部件，在加工过程中易出现同轴度差、易变形等问题。其加工质量将直接影响泥浆泵的使用，因此对它们的加工方法的改进很有必要。

2 泥浆泵机架的加工与改进

2.1 泥浆泵机架的基本参数及加工要求

机架是泥浆泵的基础部分。包括各面墙板、顶板、前连接板、座架梁、底板等。小齿轮轴和曲轴固定在机架动力端的两组平行孔上；液缸、液套、中间拉杆等部件安装在液力端的三组平行孔上。各组平行孔之间的同轴度、平行度、垂直度都有要求。在同轴度上，动力端的各组平行孔的同轴度要求误差小于0.5mm；液力端的各组平行孔的同轴度误差小于0.25mm；在平行度上，动力端和液力端各组平行孔之间平行度要求误差不得大于0.76mm；在垂直度上，动力端和液力端的孔轴线之间垂直度要求误差须在0.127mm左右。因此机架加工工艺、配装精度对动力端和液力端各部件的使用有着直接影响。

2.2 传统的加工方法及缺点

传统的机架加工方法是用普通镗床加工，其加工流程是通过整体划线、加工曲轴轴承座平面、曲轴螺孔、固定曲轴轴承座，再利用镗床加工动力端和液力端各装配孔和螺孔。这种加工方法需要二次装夹和找正。但是泥浆泵机架的外形尺寸较大，找正的难度大，在二次装夹过程中，装夹的次数越多就会产生越多的积累误差，同时，加工过程中产生的热量会使部件发生热变形，从而影响到加工的精度，不利于泥浆泵的装配。

2.3 使用数控镗床加工的工艺流程及特点

使用数控镗床加工的流程是：先整体划线，再车铣机架底平面和曲轴承座平面，加工曲轴轴承座螺孔，再车镗曲轴轴承座孔和两端面螺孔，安装挡泥盘，最后铣、镗液力端前墙板平面和三组平行孔，加工前墙板螺孔及机架左右墙板螺孔。数控镗床具有工作台面积大、镗轴直径大、主轴扭矩大等优点，它可以将机架固定于工作台加装平台上，利用其360°回转台进行准确定位和可数控设计的动力副头（这是两副可调节的动力刀具夹装装置）精准切割，实现装夹和加工一次完成，从而避免加工过程中的累积误差，提高了加工精度。但在使用数控镗床的过程中，需要操作人员有更高的操作技能，能熟练地操作数控镗床，对一些辅助刀具的选择有充分的认识，同时明白各种数控编程软件的编程。

3 十字头总成的加工与改进

3.1 十字头总成的结构及特点

十字头总成包括十字头、挡板、固定销。十字头挡板是支撑十字头做往复运动的重要部件，虽然它只是一个薄壁异型件，但它的加工好坏将直接影响泥浆泵的工作状态。十字头挡板加工过程中一直存在同轴度差、变形大等质量问题。十字头挡板由一个整圆筒组成，但其中间的厚度仅12.8mm，同轴度要求在0.05mm范围内，在组装过程中，要求十字头与上十字头挡板间隙在0.62至0.75mm，十字头与下十字头挡板的间隙小于0.1mm。

3.2 现行十字头挡板加工方法及缺点

现行的加工方法是先铸造成形同时进行去应力处理，再粗加工后热处理人工时效（在卧车上进行）、喷丸、精车内孔（立车）、精车外圆（卧车）；再铣开工序；最后钻孔工序、钳处理工件。这种加工方案的缺点是：在粗加工和精加工过程中需要来回换车，这样就增加重复定位公差，影响部件的加工精度，同时每个工序都需要安装保护顶盘，浪费了许多材料和安装时间。另外本工件为薄壁长筒料，在精加工过程中来回换车势必造成同轴度差、有孔带锥度等现象。

3.3 十字头挡板加工改进方案及特点

为了减少这些问题，我们将加工方法做以下改进：将精加工内孔和外圆都改在数控立车上进行，其他工序跟原工序一样。同时我们自制了一个加长卡爪并将卡爪上端面车平，在安装工件时，卡爪径向不加紧，只需轻夹扶正，在支撑点上方安装顶盘压紧，车上端外圆及台肩部，车内孔但留少许余量；然后再调头，同上夹紧，找正已加工的外圆，接着车剩余内外圆和台肩部。此方法有效减少了重复定位带来的误差和孔带锥度，同时尽力保证了外圆和内孔的同轴度的精度。但因装夹人员在装夹过程中用力情况的不同，也会产生夹装变形或不平，这些也可能影响最终的同轴度。如果我们能在数控模型软件中开发出一些装夹力度和角度检查软件的话，将更好地避免这些问题。

4 总结

经过对加工设备的更新和加工工艺的改进，有效提高了泥浆泵机架和十字头挡板的生产效率，同时提高了这些部件的精度。如使用数控镗床可方便地实现一次性完成装夹，有效地减少了加工积累精度。同时在现场的加工验证中，发现十字头挡板加工工艺改进方案很值得赞同。这些方法不仅提高了生产效率和产品质量，还节约了生产成本。随着科技的发展，我们必须与时俱进，不断总结和改进现有的加工工艺。

参考文献

[1]高作明.探讨在数控镗床进行钻井泵机架加工的方法[J].中国科技博览，2013，（34）：8.

[2]柳洋.泥浆泵曲轴的加工工艺[J].机械制造，2014，52（6）：76-77.

（作者单位：中石化中原石油工程有限公司钻井三公司钻采设备厂）