1、問題的提出
1.1 TBG38型手持式氣動破碎機簡介
   TBG38型氣動破碎機（如圖1），是在調(diào)研了國內(nèi)外同類產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)（如美國的英格索蘭、日本的壽力一古河、瑞典的阿特拉斯、我國的通化風(fēng)動工具廠等）的產(chǎn)品性能參數(shù)，同時又是在總結(jié)小型C10型氣動破碎機的基礎(chǔ)上，應(yīng)市場需求而生產(chǎn)的一種大功率、手持式氣動沖擊破碎設(shè)備。該機通過裝在缸體中的被動式配氣閥配氣，推動活塞以一定的頻率撞擊墊錘打擊鋼釬或鋼鏟尾部完成對混凝土、瀝青路面、軟巖石、凍土層、冰層等的破碎；在煤礦采煤作業(yè)中碎煤、刨柱腳坑；在水利工程施工中碎巖開挖水溝（渠）等，主要用于建筑安裝及拆除工程，筑路及路面施工，煤礦采煤工程。該機試制投放市場（如青海橋頭鋁電股份有限責(zé)任公司、華煤集團(tuán)凈石溝煤礦有限責(zé)任公司等）后因高效率、低能耗，極大地提高了勞動生產(chǎn)率，降低了勞動強度，創(chuàng)造了效益而躍居國內(nèi)同類產(chǎn)品領(lǐng)先水平，受用戶歡迎，具有良好的市場前景。
    缸體是該機中最為關(guān)鍵的零件。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計與選材，并制定相應(yīng)的加工工藝規(guī)程就成了該機生產(chǎn)的關(guān)鍵。
1.2試制完成后大批生產(chǎn)時缸體加工所面臨的難題
    在該機的試制生產(chǎn)中，缸體（如圖2）采用了標(biāo)號妒800 -8．熱處理硬度HRC26.5 -34.5的奧貝球鐵．在遵循一定的加工工藝規(guī)程條件下，生產(chǎn)加工出符合設(shè)計要求和工藝規(guī)范的合格零件，經(jīng)工業(yè)試驗驗證完全能夠滿足使用性能要求。在小批量試制結(jié)束后，正式轉(zhuǎn)入大批量生產(chǎn)時，發(fā)現(xiàn)原設(shè)計缸體鑄件毛坯上有10個∮11mm，縱深為118H11的小配氣孔的機械加工成為該件加工的難點。既使在使用專用工裝夾具（如圖3）的條件下，由于奧貝球鐵硬度較高，粘刀現(xiàn)象嚴(yán)重，再加上小徑深孔加工時，鉆頭的冷卻和排屑比較困難，小徑鉆頭剛性有限，振動、跳鉆、鉆頭折斷、夾具損壞、甚至零件報廢時有發(fā)生，生產(chǎn)率低下，浪費嚴(yán)重。因此，必須對原缸體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計。
2、配氣分析
2.1回程
    圖4、圖5中，按下手柄，密封球被推開。壓縮空氣(0.63MPa)依次由氣管彎頭流入閥蓋、閥套，再由閥套流出到達(dá)閥柜與閥的左面空間。因閥右面空氣經(jīng)由閥蓋小孔、缸體氣腔A與大氣相同是常壓。閥左右兩面左高右低的壓差迫使閥右端面壓向閥蓋密封了向氣腔A送氣，壓縮空氣只能由閥套小孔、閥蓋小孔、缸體上10個∮11小孔流向缸體中氣腔B。活塞兩端氣腔內(nèi)氣壓B高A低，迫使活塞快速后退。這就是活塞的回程動作。
2.2沖程
    見圖6、圖7中，當(dāng)活塞快速后退至左端面越過缸體排氣口時，氣腔A因密封氣壓逐漸上升，當(dāng)活塞右端面回退至缸體排氣口處，氣腔B突然排氣卸壓成常壓。形成了閥兩邊氣壓左低右高．閥左移密封了閥柜通往氣腔B的氣路，閥蓋上壓縮空氣通往氣腔A的氣路打開。壓縮空氣依次通過氣管彎頭、閥座、閥蓋上的小孔進(jìn)入缸體的氣腔A。這樣，活塞兩端氣腔內(nèi)氣壓A高B低的壓差迫使活塞快速前沖打擊墊錘，形成了活塞的沖程動作。
    沖程、回程反復(fù)進(jìn)行，就形成了對釬尾一定頻率的撞擊，從而使破碎機完成破碎工作。這10個小配氣孔的暢通和通氣量決定著整機的工作性能參數(shù)和工作的穩(wěn)定性。
    基于以上分析，該缸體的優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計必須圍繞性能參數(shù)不變、結(jié)構(gòu)工藝性好、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益高來進(jìn)行。
3、優(yōu)化改進(jìn)方案
    經(jīng)過詳細(xì)地審查該件的原結(jié)構(gòu)設(shè)計及其生產(chǎn)工藝過程．并與加工者共同探討該件加工過程中發(fā)生的各種現(xiàn)象和要素。筆者決定將原來10個機∮11縱深118H11的機械加工小深孔取消，在保證配氣量和縱深不變的前提下，改為如圖4所示的長腰圓孔，在缸體毛坯鑄造時一次鑄造成功。這樣在鑄件轉(zhuǎn)入機械加工時完全免去了10個小孔的加工，同時又避免了缸體裝配時與柄體密封面膠墊脫人小孔內(nèi)發(fā)生堵塞現(xiàn)象。