大型高壓隔膜泵液力端柱塞加工工藝研究

戴武超（中國有色（沈陽）泵業(yè)有限公司，遼寧　沈陽　110144）

大型高壓隔膜泵液力端柱塞加工工藝研究

戴武超
（中國有色（沈陽）泵業(yè)有限公司，遼寧沈陽110144）

作為隔膜泵液力端閥箱重要組成零件，柱塞與壓緊環(huán)、雙頭螺柱、進出料閥內(nèi)外螺母構(gòu)成了閥蓋壓緊裝置。閥蓋壓緊裝置能保證閥箱在高壓力下安全的正常工作，其中的密封性與受壓情況是關(guān)鍵點。本文以柱塞加工工藝為例，結(jié)合各項工序（包含下料、冷熱加工及零件存放），分別進行工藝方案分析，設備的選擇，刀具，工裝確定，數(shù)控程序的編制，最終形成可以指導生產(chǎn)的工藝文件。

大型高壓隔膜泵；彎管；結(jié)構(gòu)改進；ANSYS

1　前言

作為隔膜泵液力端閥箱重要組成零件，柱塞與壓緊環(huán)、雙頭螺柱、進出料閥內(nèi)外螺母構(gòu)成了閥蓋壓緊裝置。閥蓋壓緊裝置能保證閥箱在高壓力下安全的正常工作，其中的密封性與受壓情況是關(guān)鍵點。不同型號的隔膜泵所承受的壓力強度不同，所以柱塞的材質(zhì)與規(guī)格也各不相同。

本文以柱塞加工工藝為例，結(jié)合各項工序（包含下料、冷熱加工及零件存放），分別進行工藝方案分析，設備的選擇，刀具，工裝確定，數(shù)控程序的編制，最終形成可以指導生產(chǎn)的工藝文件。經(jīng)過不斷的試驗和改進，柱塞的材質(zhì)由原來的鍛件，變?yōu)?5號鋼。針對柱塞的尺寸規(guī)格，合理安排其加工工序，冷加工時，要做到“先粗后精”，“普車粗，數(shù)控精”，批量生產(chǎn)時“集體粗，集體精”。熱處理時批量件同爐加工，或者與其它需要相同熱處理方式的工件同爐處理。在整個工藝過程的設計過程中，要通過分析，確定最佳的工藝方案，使得零件的加工成本最低，合理的選用定位夾緊方式，使得零件加工方便、定位精準、剛性好，合理選用刀具和切削參數(shù)，使得零件的加工在保證零件精度的情況下，加工效率最高、刀具消耗最低。最終形成的工藝文件要完整，并能指導實際生產(chǎn)。

2　柱塞加工工藝分析

2.1加工工序流程

該零件材質(zhì)為45號鋼，零件表面由圓柱、臺階、圓角、倒角等組成，中間有孔。尺寸標注完整，66mm尺寸、99mm尺寸和110mm尺寸精度要求較高，有同軸度要求，粗糙度要求較高。零件硬度要求241HB～286HB，需熱處理調(diào)質(zhì)。

結(jié)合零件的材質(zhì)、形狀、尺寸大小和形位公差要求、硬度要求等考慮，初步確定柱塞加工工序流程為：下料—粗車—調(diào)質(zhì)—精車—檢查—防銹處理。

2.2工藝細化方案

按照柱塞加工工序流程，制定柱塞加工方案。根據(jù)柱塞設計的材質(zhì)和形狀規(guī)格，確定柱塞選用45號鋼棒料。根據(jù)柱塞設計尺寸和粗精加工余量，確定毛坯尺寸為φ120×90。

棒料的切段可由機加車間鋸床完成，由于柱塞為批量生產(chǎn)件，鋸床可以在全部切段后轉(zhuǎn)入下步工序。

粗車是在熱處理調(diào)質(zhì)前將毛坯加工，在保證精加工余量，又能滿足熱處理調(diào)質(zhì)深度的前提下，去除毛坯的多余量。根據(jù)柱塞毛坯尺寸為φ120×90，選用普通62車床進行加工。通過圖1可以看出，虛線部分為設計要求尺寸，實現(xiàn)部分為實際粗加工尺寸，由于毛坯粗車切削量大，切削精度要求不高，在考慮經(jīng)濟性的前提下，選用普通62車床較為合適。

粗車加工工步為：

①三爪卡盤裝卡φ72端毛坯部，找正；

②平端面，加工φ116外圓及47尺寸達圖；

③加工φ39孔及86上端面各倒角；④換面裝卡φ116，找正；

⑤加工其余尺寸達圖（含各倒角）。

裝卡時，選用三爪卡盤及工藝卡爪裝卡。

粗車時，外圓加工選用95°外圓車刀，內(nèi)孔加工選用95°內(nèi)孔車刀。

根據(jù)設計技術(shù)要求，需要對工件進行熱處理調(diào)質(zhì)，使零件達到241HB～286HB。調(diào)質(zhì)通常是指工件通過淬火和高溫回火，以獲得回火索氏體的綜合熱處理工藝。

針對柱塞的調(diào)質(zhì)，需要用熱處理車間設備RT18爐進行淬火，回火處理。根據(jù)圖1可以看出，淬火是工件在加熱840℃一段時間后，進行水冷；回火是工件在加熱560℃一段時間后，進行空冷。

保溫時間按實際裝爐量確定。

熱處理調(diào)質(zhì)后，對工件進行精確加工，完成工件的所有設計尺寸。

數(shù)控車床由于其具有高效率、高精度、高柔性等特點，在機械制造業(yè)中得到廣泛的應用。數(shù)控車床在加工特點方面與普通車床相比較，具有高難度加工、高精度加工、高效率加工三方面特點。但在加工成本方面，數(shù)控車床加工要高于普通車床，而且不適合進行大切削量的加工。根據(jù)柱塞的設計尺寸、數(shù)量和機加車間的設備情況，綜合考慮柱塞的精加工選用NC62數(shù)控車床進行加工。

NC62數(shù)控車床精加工柱塞所配刃具、量具、工裝分別如下：

①95°外圓車刀——加工各外圓端面（含個圓角，倒角）；

②95°內(nèi)孔車刀——加工里孔；

③50mm～75mm外徑千分尺——φ66g7（-0.01/-0.04）外圓尺寸檢測；

④75mm～100mm外徑千分尺——φ99g7（-0.012/-0.047）外圓尺寸檢測；

⑤100mm～125mm外徑千分尺——φ110g7（-0.012/-0.047）外圓尺寸檢測；

圖8為氣流出口與垂直方向成-45°霧滴運動軌跡。當氣流出口方向與對自然風相同時，在其出風口產(chǎn)生水平向后的氣流速度，增加霧滴向噴頭下風向飄移的速度，從而增大了霧滴飄移量。

⑥0～150mm游標卡尺——其余外圓尺寸；

⑦0～10mm工藝卡爪——裝卡用；

⑧薄鐵皮——防止卡爪裝卡卡傷工件。

NC62數(shù)控車床加工此零件，應用的程序號為O1988，精加工工步為：

①工藝卡爪裝卡φ110g7（-0.012/ -0.047）外圓，裝卡距離為9mm；

②數(shù)控定心找正，確定加工路線；

③車平端面，精加工18.5mm尺寸及其下端所有外圓尺寸，保證各個階梯處圓角，倒角及形位公差要求；

④精加工φ45mm內(nèi)孔；

⑤換面裝卡，普通卡爪墊薄鐵皮裝卡φ66g7（-0.01/-0.04）外圓；

⑥數(shù)控定心找正，確定加工路線；

⑦車平總長80mm，精加工其余尺寸。

精加工完成后轉(zhuǎn)入下道工序。

對設計圖紙中所標的各關(guān)鍵尺寸進行嚴格檢查，數(shù)量多時進行抽檢，合格后轉(zhuǎn)入下道工序。

防銹處理采用PSA-005防銹劑。該防銹劑是脫水置換型功能性防銹劑，具有良好的脫水性、人汗置換性和優(yōu)良的防銹性能，可滿足大部分金屬材料、零件、元器件的短、中期工序間防銹要求；對材料安全性高；對環(huán)境無公害，對人體無毒副作用，屬環(huán)保型產(chǎn)品。

操作規(guī)程：

①將PSA-005防銹劑倒入到帶金屬隔網(wǎng)的防銹油槽中。

②將清洗后的工件浸入油槽中2～3分鐘，以保證將水脫盡，浸油防銹。

③距油槽底部的一定高度應設置活動金屬網(wǎng)或多孔的隔盤，以保證金屬加工件不與底部接觸。油槽底部應下設放水閥，定期排放油槽底部置換出的積水。

④將防銹處理后的工件產(chǎn)品擺放區(qū)。

結(jié)語

作為隔膜泵閥箱中的重要零件，柱塞的加工是保證隔膜泵安全正常運作的必要條件。本文詳細的闡述了柱塞在加工中的各項工序內(nèi)容，及與各工序相關(guān)的設備、加工方式和輔助工具。柱塞加工的工藝流程細化方案模式也可以應用在其它零部件的加工中。工藝細化不僅僅是保證零件的正常加工生產(chǎn)，同時也是在傳統(tǒng)工藝方面的改革，它繼承了傳統(tǒng)工藝的優(yōu)良，同時也汲取了現(xiàn)代先進的加工方法。

現(xiàn)階段的工藝流程細化還在不斷地完善中，希望通過工藝流程細化方案的制定，讓工藝設計有更大飛躍。

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