隔膜泵中阀座加工工艺的改进

王 霞，姬小东

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司，辽宁 沈阳 110144)

隔膜泵中阀座加工工艺的改进

王 霞，姬小东

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司，辽宁 沈阳 110144)

阀座是隔膜泵中的主要易损件之一，大约1个月左右就要更换一次。为了提高阀座的生产加工效率，解决设计改进后新结构阀座的加工难点，对阀座的传统加工工艺进行了改进，把传统工艺中的磨削加工改为车削加工，大大的缩短了生产周期、提高了加工效率、降低了生产成本、提高了产品精度及表面质量。

阀座； 加工工艺； 车削加工； 磨削加工

0 前言

隔膜泵是一种固- 液两相介质输送的关键设备，主要应用于大型石化和煤化工等领域，也是冶金、建材等行业的重要配套设备。隔膜泵中有几大易损件，其中阀座是隔膜泵的主要易损件之一，以某公司生产的隔膜泵为例，阀座寿命约为800～1000 h，而泵的寿命约为15年，这就是说一台SGMB系列的泵整个寿命周期内需要1440个阀座，一台DGMB系列的泵整个寿命周期内需要1080个阀座，需要更换大约180次。所以说阀座的生产批量非常大，为了提高阀座的加工效率，及对设计改进后新结构阀座的加工，则需要对阀座的传统工艺进行改进。

1 阀座的结构形式

阀座主要有两种结构形式，图1为传统的阀座、图2为设计改进后新结构形式的阀座。新结构的阀座由于中间增加了筋及磨削设备的限制，里孔用传统的加工方法根本无法实现。

图1 传统阀座

图2 改进设计后的阀座

2 阀座的传统加工工艺

阀座的性能要求比较高，材质为20CrMnTi，渗碳淬火深度5～5.5 mm，硬度55-60HRC，1∶6锥面及55°锥面及图2中Φ31孔要求光洁度Ra0.8。按传统的加工工艺，硬度在40HRC以上及表面光洁度为Ra1.6以上需要进行磨削加工。阀座的传统加工工艺如下：

锻件毛坯——粗车——预备热处理——半精车——热处理渗碳——精车不需淬火部——热处理淬火——磨(端面、里孔、外圆及55°锥面)——62车床修各处的圆角。在磨削工序中要涉及到的设备有内圆磨、平面磨、外圆磨和工具磨。

3 先进加工工艺(以车代磨)

对于图1可以用磨削的加工方式使表面达到Ra0.8，但要占用4台磨床且加工效率底。对于图2中的Φ31的小孔由于磨削设备的限制根本无法加工，通过讨论研究用车削的方法来加工，车削加工可以解决图2中Φ31的小孔难加工的问题，并且在一次装卡中可同时加工端面、外圆和里孔，可以提高加工效率。

改进后的工艺为：锻件毛坯——粗车——预备热处理——半精车——热处理渗碳——精车不需淬火部——热处理淬火——数控车(对于图1先卡左端，把右端面及里孔车成，调个把端面及外圆和55°锥面车成。对于图2先卡左端，把右端面及Φ31的小孔车成，调个上工装胎具，胎具与Φ31的小孔配合装卡，然后把端面、外圆及55°锥面车成)。

4 以车代磨工艺可行性分析

以车代磨就是用车削的工艺方法，达到磨削加工工艺后的表面粗糙度和精度。

磨削加工从本质上讲也是一种切削，砂轮表面上的每个磨粒，可以近似看成一个微小的刀齿，突出的磨粒尖棱，可以认为是微小的切削刃。磨削时，磨粒的微刃在工件表面上切下微细切屑，同时在适当的磨削压力下，借助半钝状态的微刃，对工件表面产生摩擦抛光作用，从而获得高的精度和小的表面粗糙度[1]。

图3 磨粒的微刃

在传统的磨削工艺中，磨削阀座采用粒度为60#的黑碳化硅砂轮，它是以硅石和石油焦炭为原料，在电阻炉内经高温冶炼而成。它的硬度仅次于金刚石和碳化硼，性脆而锋利。

车削过成实际是靠刀具前刀面的推挤滑移成为切屑的。在车削过成中要达到磨削的效果，首先，刀具要选择正确，要求硬度高、耐磨的刀具。其次，机床系统必须要有足够的系统钢性、精度和高的转速。机床精度决定工件精度，机床转速决定工件切削时的切削速度。最后，切削时切削参数的选择对粗糙度的影响也非常大，需要高切削速度和小的进给。高的切削速度是保证光洁度的重要原因之一，切削速度高，前刀面上的摩擦系数小，切屑底层处于微熔状态，形成了润滑膜，使切削轻快，表面光洁度好。小进给也是保证粗糙度的一个重要因素。

4.1 加工刀具的选择

通过查阅资料，聚晶立方氮化硼(PCBN)具有高硬度和极好的热稳定性，切削温度可达1300 ℃，主要适用于加工45- 65HRC的淬硬钢，并能得到良好的表面质量。且PCBN刀具用于以车代磨有很多成功的例子，如汽车、摩托车齿轮孔的加工，此类零件材料一般为20CrMnTi，渗碳淬火，表面硬度为60～62HRC，运用PCBN刀具车削后齿轮孔精度为IT6，表面粗糙度Ra≤0.8 μm[2]。

立方氮化硼(CBN)是在1957年由美国的R.H.温托夫首先研制成功的，至今尚未发现天然的立方氮化硼。它的硬度为HV8000～9000仅次于金刚石，具有良好的导热性、抗氧化性和与铁的化学惰性。但在1000 ℃将与水发生反应，生成硼酸和氨，故在切削时适合于干切削。

虽然CBN具有良好的性能，但CBN是在高温条件下实现的，受加工设备和技术的限制很难得到大颗粒的CBN,CBN单晶颗粒大小一般在0.5 mm以下，最大不超过3 mm，不适合于工具使用，直到20世纪70年代才研制成功作为切削刀具的CBN烧结体—聚晶立方氮化硼(PCBN)。

聚晶立方氮化硼是采用立方氮化硼微粉加少量粘结剂，在超高压高温状态下烧结而成的超硬材料，它具有高的硬度,好的热稳定性,好的导热性和耐磨性。良好的导热性、低的摩擦系数和优良的抗粘结能力，有利于加工表面质量的提高。高的硬度和耐磨性，提高了生产效率。聚晶立方氮化硼刀具适合于黑色金属的加工，但不适于较软黑色金属的加工。

4.2 加工机床的选择

硬态车削和非淬火钢车削相比，切削力增加30～100%，切削功率增加1.5～2倍，所以硬态车削对机床有更高的要求，机床应具有高刚度、高转速、大功率等特点[3]。由这点选用了机床性能比较好的CNC车床(CKA6763，机床转速为42～1000 r/min，功率为11 kW)。

4.3 切削参数的确定

用PCBN刀具以车代磨，切削用量选择是否合理，对硬车削影响很大。硬车削精加工常用范围：切削速度100～150 m/min，切深0.1～0.3 mm，进给量0.025～0.25 mm/r，具体根据表面粗糙度数值和生产率要求而定。

根据PCBN刀具推荐的切削参数，选用了河南富耐特的PCBN80°菱形刀片CNMN120408和CNMN120404刀片，主切削刃后角为0°、刀尖圆角半径为0.8 mm和0.4 mm的刀片，在切削

Φ31孔时为了减少震动选择刀尖圆角半径为0.4 mm的刀片。为了使切削轻快和副切削刃对工件粗糙度的影响选择主切削刃为95°，副切削刃为5°的刀具。根据零件、机床的情况和刀具推荐的参数，切削时切削参数选择为ap=0.25 mm，f=0.1 mm，v=120 m/min。

通过以上的分析，阀座加工工艺改进具有可行性。并且选用的机床、刀具都能满足以车代磨的要求。

5 结论

通过实践加工证明，工艺改进后所加工的产品通过测量，精度、光洁度完全符合图纸的技术要求。改进后的加工工艺把四道磨序和一道车序合并为一道数控车工序，提高了加工效率，降低了生产成本。

[1] 邓文英，宋力宏.金属工艺学[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2] 张念淮.超硬PCBN切削刀具的应用[J].机械制造与自动化，2008，37(4)：83-84，90.

[3] 马广勇.硬态车削的实际应用[J].山东农机，2001，(2)：14.

云南铸轧超薄铝箔工艺填补世界技术空白

云南浩鑫铝箔有限公司开发的铸轧坯料生产0.0045 mm铝箔实现批量生产，突破了国际上只能用热轧坯料生产0.005 mm以下铝箔的传统工艺路线，改变了国内超薄铝箔全部依赖进口的局面，云南又在世界工业技术领域填补了一项空白。

这项被中国有色金属行业协会评为“世界首创，国际领先”的超薄铝箔生产工艺，具有工艺流程短、能耗小、成本低、环境友好的显著特点，此项工艺包含了0.005 mm以下厚度超薄铝箔稳定性生产的炉底连续低吹高纯N2技术、合金窄幅控制技术、铸咀分流装置结构、轧制油清洁技术和退火技术5项专利技术。

ImprovementofProcessingTechnologyMethodofValveSeatinDiaphragmPump

WANG Xia， JI Xiao-dong
(NFC (Shenyang) Metallurgical Machinery Co., Ltd. Shenyang 110141, China)

Valve seat is one of the most vulnerable parts of diaphragm pump, sometimes changed once a month. In order to improve production efficiency of valve seat, solve the processing difficulties of improved structure, the paper improves traditional machining method of valve seat, changes grinding cutting into lathe cutting, greatly shortens production cycle, improves processing efficiency, reduces production cost, improves product precision and surface quality.

valve seat； processing technology； lathe cutting； grinding cutting

2014-01-22

王 霞(1981-)，女，甘肃定西人，工程师，工程硕士，主要从事机加工艺及数控工艺的设计工作。

姬小东(1979-)，男，陕西子长人，工程师，大学本科，主要从事隔膜泵产品设计研发工作，现任中国有色(沈阳)泵业有限公司设计研究所设计室室主任。

TH323

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1003-8884(2014)04-0047-03