液壓泵精密配油盤生產制造工藝的研究

朱 軍

（臨安東方滑動軸承有限公司）

1 前言

目前液壓工業在國內發展迅猛，經歷了五十年的發展，從無到有，已成為機械、設備不可缺少的基礎工業，但是起步較晚，發展緩慢，我們與國外相比還有一定差距，特別國外先進液壓泵進入中國市場后，國內的液壓泵急需更新換代。根據液壓泵工作原理，液壓元件是以油液為流體的工作介質，油泵內各元件相對摩擦副的配合表面質量，加工精度和粗糙度要求比較嚴格，而且元件表面形狀也很復雜，往往生產液壓元件的一般產品已滿足不了高壓、高效、高精度油泵市場的需要。

2 結構型式改進后配油盤的研發

高壓雙聯子母葉片泵VQ系列適用于工程機械，尤其是行走的挖掘機、叉車等設備場合，VQ系列泵它由定子、轉子、葉片和配油盤等主要元件組成，浮動側板 （配油盤）元件在高速運轉情況下，確保不能因為軸向間隙過大而引起的內泄露而增大，從而保證了容積效率，其自身的結構型式可以自動補償間隙，調節壓力平衡，實現高速運轉的性能優勢，早期國產液壓泵是靠鑄造端蓋密封。由于長期嚴重磨損后，油泵油壓、功率嚴重降低、工作效率大大降低振動噪音大、壽命短等缺陷凸顯出來。泵體結構元件改進后，增加前后配油盤精密液壓元件，配油盤是控制液體流動方向，安裝在相鄰葉片的側面，它有吸油窗口和壓油窗口，主要是在液壓中起到高、低壓油路分配作用，同時既可起到密封又可起到減摩效果。延長了元件的使用壽命，維修方便，經濟性特別明顯。消音效果極好。

3 新材料的選用

3．1 鑄造工藝選用的材料

目前液壓行業生產配油盤企業，通常大多采用傳統的鑄造工藝方式生產，這種傳統離心澆注鑄造工藝的缺點是：耗能大，材料浪費嚴重，環境污染等缺點。液壓元件配油盤較多都是按鑄造工藝選擇合金材料成分：如有QPb7－7－3；ZCuSn10Pb的銅合金及鉛錫青銅牌號等材料，這些材料物理性能、潤滑性能、耐磨性、抗疲勞強度和結合牢度都比較差。已不適合高速、高壓、高溫情況下油泵的使用要求。

3．2 冷沖壓工藝材料的研究與確定

VQ系列葉片泵油泵工作溫度要求一般在80℃至120℃之間，通常使用在比較惡劣的工作環境，如礦山機械、工程機械等設備，往往在120℃以上高溫狀況下工作。

我們采用JF800C和JF850等雙金屬粉末冶金燒結板材，經過多次反復試驗。最高溫度分別達260℃和170℃，抗拉強度大于250N／mm2和200 N／mm2，疲勞強度125MPa，合金表面摩擦系數小于0．12，具有耐高溫、抗疲勞、柔韌性好等特點，大大提高了抗咬合、抗疲勞性能，應用在泵上的元件使泵的效率更高，使用壽命延長，經過多次實驗此材料還適用于冷沖壓生產工藝，并且金相組織呈微顆粒結構見圖 （1）、 （2），在200℃極限溫度下進行摩擦磨損實驗，使用32＃潤滑油，載荷3．5N／mm2，線速度0．4m／s，磨損量是0．01mm，其材料合金的潤滑摩擦效果和機械性能良好。

應用雙金屬粉末冶金燒結的板材，加工量很少，節約原材料，利于環保節能。

另外，還有汽車行業滑動軸承軸瓦采用多元金屬鍍、涂覆技術來提高表面性能，目前也有在液壓元件側板、配油盤合金表面采用涂覆技術提高元件的表面質量和性能。

圖 （1）×100

圖 （2）×100

4 配油盤結構型式加工工藝研發

圖 （3）

油泵在工作時產生一個封閉空間，通常叫閉死容積，閉死容積的變化產生油壓沖擊和氣蝕現象，就是困油現象，為了消除困油現象的危害，在配油盤壓油窗前端，按元件自身的結構其合金表面上，要求設計各種三角棱錐型油槽 （眉毛槽）見配油盤元件附圖 （3），其作用是液壓油通過三角棱槽的阻尼作用原理，減緩了流量及壓力脈沖，壓力油平穩運動，降低了噪音和震動，按葉片泵配油盤的結構要求，對配油盤元件的眉毛槽、環形槽及各種通油孔、油窗等諸多加工難度和特點，研究先進的生產工藝方式，促進產能提高，解決液壓泵市場急需，有著十分重要的意義。

5 精密側板、配油盤工藝路線研究

利用現代計算機、CAD、數控加工中心等先進的加工技術手段。才能制造高質量、高精度元件，讓用戶用到放心的產品。

冷沖壓成型工藝路線研究如下：沖壓落料外形→沖壓定位基準沉孔→合金面壓制各種槽→沖孔→精沖→外形擠壓拉光→平面去毛刺→兩平面加工→電火花穿孔→雙端面加工兩平面→清洗→檢驗→包裝→入庫→交付。

工藝特點：

采用冷沖壓成型工藝，生產的側板、配油盤合金表面形狀較復雜液壓零件，生產效率高，表面密度、原材料的硬度和摩擦性能較大提高和改善，缺點是沖壓模具質量和精度要求特別高，模具壽命比較短，成本大。

加工中心工藝路線研究如下：沖壓落料外形→沖壓定位基準沉孔→數銑分配油窗、孔→精銑成形→機去毛刺→數控中心加工各種油槽→兩平面加工→電火花穿孔→精研磨兩平面→超聲波自動清洗→檢驗→包裝→入庫→交付。

工藝特點：

采用數控銑床和加工中心加工側板、配油盤表面形狀較復雜液壓零件工藝，產品表面和外觀質量有較大提高和改善，沖壓模具使用壽命長，成本投入比較低，缺點是加工工裝、夾具質量和精度要求特別高，生產效率比較低。

6 冷沖壓模具材料的選用與優缺點

冷沖壓模具的材料一般選用國內生產的硬質合金模具鋼Cr12MoV，經過長期試用，經常出現崩裂，磨損嚴重，模具質量和精度滿足不了工藝需要。目前我們選用的日本進口SKD11模具鋼，生產制造的沖壓模具，質量和精度比較符合工藝要求，模具壽命延長了五倍之多，但進口模具鋼成本較為昂貴。

7 產品質量控制和保障手段

我們從2002年開發液壓泵高精密配油盤、側板等產品以來，在生產制造中，與專業設備廠共同研發高精密PFG－306AH數控雙端面磨床和引進進口平面精研磨設備，配置加工中心，數控銑床、數控車床等主要專用設備，保證加工質量。

通過實施ISO／TS16949質量管理體系，按體系要求和零件特殊特性配備了重要檢測儀器，三坐標測量儀，影像儀，粗糙度儀，性能試驗臺等重要檢測設備，從而實現了加工工藝檢測質量保證，確保優質產品出廠。

幾年來，克服了高精密配油盤表面復雜形狀的平面度、平行度、粗糙度、消音性能等加工技術難題。在材料選用、工裝模具研發及產品檢測手段等技術加工保障能力都得到了較大進步。液壓元件側板、配油盤品種越來越多的，需求量越來越大，產品質量、精度要求越來越嚴格。

1．《液壓件制造工藝學》錢祥生、徐鴻本主編 機械工業出版社出版

2．《液壓元件制造工藝學》劉震北 主編 哈爾濱工業大學出版

3．《內燃機滑動軸承》李柱國 主編 上海交通大學出版