XXX105—10閥體組件加工工藝研究

楊剛

摘 要：XXX105-10閥體組件是電磁閥總成的的重要功能部件，精度要求較高。閥體與閥桿的配合間隙0.005～0.01mm、閥桿與感應桿的配合間隙0.005～0.017mm、閥體與閥桿的開度尺寸0.7±0.02mm對電磁閥性能靈活性起到關鍵作用。在以往的試制中，該閥體組件的合格率一直較低，嚴重影響產品的交付，為了提高產品的合格率，對閥體與閥桿的加工工藝方法進行研究，取得了良好的效果。本文主要討論閥體與閥桿的加工工藝及控制方法。

關鍵詞：閥體組件；加工工藝；尺寸精度；裝配要求

中圖分類號：TG316 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）06-0055-03

1 加工現狀

長期以來，XXX105-10閥體組件合格率一直比較低，其合格率只有30%，嚴重影響產品產出，質量沒有得到有效的保證，導致閥體組件不合格的主要因素有具體見圖1所示[1]。

（1）閥體與閥桿的配合間隙0.005～0.01mm。（2）閥桿與感應桿的配合間隙0.005～0.017mm。（3）閥體與閥桿的開度尺寸0.7±0.02mm。

從多次試制的結果看，影響組件不合格的原因主要體現在單件的加工和控制上，由于單個零件的技術要求沒有得到很好的控制，其累積誤差直接影響到組件的裝配質量。其中造成閥體與閥桿的配合間隙0.005～0.01mm不合格的主要原因是閥體Φ6+孔的圓柱度0.002超差所致；造成閥桿與感應桿的配合間隙0.005～0.017mm不合格的主要原因是閥桿孔徑尺寸Φ1.9+0.017+0.008mm及圓柱度0.005超差所致，下面分別從三個方面介紹單件加工中存在的問題以及改進措施。

2 提高閥體內孔圓柱度0.002

2.1 問題提出

閥體內孔直徑Φ6+0.03 0mm，表面粗糙度Ra0.4，圓柱度0.002，具體見圖2所示。由于閥體使用的材料為15Mn，該材料比較軟且容易粘刀，切削性能較差，對刀具的選擇，主軸轉速，進刀量的要求都比較高，在加工中孔徑尺寸及表面粗糙度基本可以保證，但圓柱度0.002一直沒有得到很好的控制，在前期的加工過程中其圓柱度值在0.002～0.009之間，一致性較差，且沒有規律性[2]。

2.2 原因分析

對于閥體孔的加工，針對其材料的特殊性，我們采用以下加工方法：加工步驟：鉆孔→鏜孔→鉸孔→研孔。

在加工過程中，鏜孔尺寸不穩定，容易產生溝痕，錐度在0.02之內，鉸孔錐度在0.01之內，且有溝痕及橢圓現象。由于鉸孔后不用珩孔，這對鉸孔的要求特別高，鉸孔時必須裝上浮動刀桿，尺寸才相對穩定，且對鉸刀的要求也很高，有時更換一次鉸刀只能加工幾件零件尺寸就超差。一旦前面加工的孔尺寸及形位公差超差過大，對后續的精加工研孔來說，要校正這些誤差很困難。按這種方法加工，閥體孔的圓柱度0.002的合格率只有50%。

2.3 解決方法

通過上述加工方法的分析，結合實際加工情況，通過對加工參數的調整，總結出以下加工方法：加工步驟：鉆孔→粗鏜孔→精鏜孔→珩孔→研孔。

（1）鉆孔至Φ5.5+0.15 0mm，主軸轉速400r/min，進給量Fn=0.03mm/r。（2）粗鏜孔至Φ5.75+0.050mm，主軸轉速600r/min，進給量Fn=0.03mm/r。（3）精鏜孔至Φ5.92+ 0.030mm，粗糙度Ra0.8，圓柱度不大于0.01，主軸轉速600r/min，進給量Fn=0.03mm/r。（4）珩孔至Φ5.98+0.020mm，粗糙度Ra0.8，圓柱度不大于0.005，主軸轉速300r/min，進給量Fn=0.03mm/r。（5）研孔至Φ6+0.030mm，粗糙度Ra0.4，圓柱度不大于0.002。

由于經過兩次鏜孔，大大降低了加工中出現的溝痕現象，通過珩孔，能有效消除鏜孔所產生的溝痕及錐度現象，有效地保證精加工的尺寸要求。按此方法加工，共計加工50件閥體，嚴格按所給加工參數加工，最終取得很好的效果，與改進前的加工方法相比，其統計結果如表1所示。從表1可以看出，這種加工方法對孔的合格率得到大幅提高。

3 提高閥桿孔的孔徑尺寸Φ1.9+0.017+0.008mm及圓柱度0.005

3.1 問題提出

閥桿使用的材料為20CrMn，熱處理硬度要求HRC35～40，孔徑Φ1.9+0.017+0.008mm，表面粗糙度Ra0.8、圓柱度0.005，具體見圖3所示。由于孔徑較小，要在10.3mm的長度上保證其技術要求，有一定加工難度，而且Φ1.9孔的底部是臺階孔，不能用研孔來解決其表面粗糙度及圓柱度，只有通過鉆鉸孔的方法來完成。在加工中，由于材料硬度偏高，對鉸刀的磨損較大，加工尺寸一致性較差[3]。

3.2 原因分析

孔的尺寸精度、圓柱度對組件中的配合要求都特別重要，由于Φ1.9孔徑較小，要保證其0.005的圓柱度給加工帶來很大的困難，在前面試制零件中，采用以下加工方法：加工步驟：鉆孔→鉸孔。在加工過程中，由于鉸孔余量大，鉸孔后尺寸不穩定，錐度在0.01左右，對鉸刀的磨損較大。加工出的零件尺寸一致性較差，按這種方法加工，其孔合格率只有50%。試制所得結論是鉸刀的精度、鉸刀的裝夾方法、所留的加工余量對鉸孔質量特別重要。

3.3 解決方法

通過上述原因分析，結合實際加工中所得到的經驗，總結出以下加工方法：加工步驟：打中心孔→鉆底孔→粗鉸孔→精鉸孔。

具體加工步驟和參數如：（1）打中心孔A1，主軸轉速600r/min，進給量Fn=0.03mm/r。（2）鉆底孔至Φ1.6+ 0.10 0mm，深11.8mm，主軸轉速600r/min，進給量Fn= 0.03mm/r。（3）粗鉸孔至Φ1.85+0.030mm，深10.3mm，主軸轉速600r/min，進給量Fn=0.03mm/r。（4）裝上浮動刀桿精鉸孔至Φ1.9+0.017+0.008mm，深10.3mm，主軸轉速600r/min，進給量Fn=0.03mm/r。

在打中心孔和鉆底孔時，鉆頭的中心與工件的旋轉中心一定要同心，同心度保證在0.005之內，在精鉸孔時采用浮動刀桿，鉸刀沿著前面已有的預孔加工，使其在徑向上的切屑余量均勻，能平穩地向前進刀，很好地保證孔的加工質量，采用浮動刀桿可以消除機床主軸、軟爪、刀架的累計誤差，并最終保證孔的精度要求。通過對閥桿改善前后加工情況對比，如表2所示，可以看出改善后的加工方法大大提高產品合格率，有效地保證加工質量。

4 閥體與閥桿開度尺寸0.7±0.02mm的控制

4.1 問題提出

閥體與閥桿開度尺寸0.7±0.02，對電磁閥性能控制起到關鍵性作用，一直以來，這個尺寸沒有得到很好的控制，導致每次裝配試驗合格率都比較低，嚴重影響產品質量。

4.2 原因分析

在以往的加工中，為了保證兩零件的開度尺寸0.7± 0.02mm，采用過不同的加工方法：

方法一，通過縮嚴閥體小孔尺寸Φ3+0.050mm、縮嚴距離尺寸16.4±0.02mm見圖4所示，縮嚴閥桿槽邊尺寸17.2±0.02mm見圖5所示，來保證閥體組件中0.7±0.02mm的尺寸見圖6所示，將組件中0.04mm的公差分配到單件中來保證，給單個零件尺寸加工帶來了很大的困難，又不經濟，很難保證尺寸要求。方法二，采用分組的方法，測出閥體L的實際尺寸（如圖4），再測出閥桿中17.2±0.02的實際尺寸（如圖5），通過分組的方法來保證閥體組件的開度尺寸0.7±0.02（見圖6），這種方法互換性較差，需要大量的零件來選配，一旦尺寸Φ3+0.05 0與16.4±0.02都加工到上偏差時，就不可能保證尺寸0.7±0.02。這樣會造成大量的返修，大大增加生產成本。

4.3 解決方法

通過分析，要控制組件的開度尺寸0.7±0.02mm，縮嚴單個零件尺寸加工和分組保證都是不經濟的。經過實踐，將閥體孔按設計尺寸加工后，閥桿的左端面留余量0.1mm，在組件中（如圖6）測量尺寸L的實際尺寸，用L-0.7就可得到閥桿槽邊至左端面的尺寸A，修磨閥桿左端面，保證尺寸A即可，這樣雖然多了一道工序返修閥桿端面，但比分組的方法減少了重復測量工作，能有效地保證產品質量，降低生產成本，提高組件的裝配合格率。

5 效果

通過以上三個方面的加工方案改進和產品質量控制，大大提高了XXX105-10閥體組件的合格率，用改進后的加工方法試加工一批零件，其組件的合格率達到90%以上；目前這種方法正在運用于現場生產，它能在保證產品質量的同時提高生產效率，為產品的順利交付提供強有力的保障。

6 結語

現在我公司相似的電磁閥產品越來越多，這種加工方法可運用于目前公司生產的電磁閥類產品零組件，如XXX106-10等閥體組件的加工。

參考文獻

[1]王先逵，主編.機械制造工藝學[M].北京：機械工業出版社，2000.

[2]趙如福，主編.金屬機械加工工藝人員手冊[M].上海：科學技術出版社，1992.

[3]鄭文虎，主編.機械加工實用經驗[M].北京：國防工業出版社，2003.