活塞杆表面小孔下封闭腔体结构多余物控制技术研究

王 威 付军峰 陈广宇 王鹏飞 艾 敏 陈 浩

（1.长治清华机械厂，长治 046012；2.火箭军驻长治清华机械厂军事代表室，长治 046012；3.空军驻山西地区军事代表室，太原 030024）

活塞杆表面小孔下封闭腔体结构多余物控制技术研究

王 威1付军峰2陈广宇3王鹏飞1艾 敏1陈 浩1

（1.长治清华机械厂，长治 046012；2.火箭军驻长治清华机械厂军事代表室，长治 046012；3.空军驻山西地区军事代表室，太原 030024）

通过分析活塞杆表面小孔下封闭腔体的结构特性、工艺性对多余物控制的影响，采取工艺螺堵封堵、超声波变量往复冲洗、加注清洗剂高压气体往复吹除等工艺措施，实现了小孔下封闭腔体结构多余物的有效防控。

活塞杆；封闭腔体；多余物控制

1 引言

典型活塞杆表面小孔下的封闭腔体结构见图1。

在机械加工、焊接及热表处理等环节，活塞杆表面小孔下封闭腔体内极易进入铁屑、外界粉尘颗粒、热表处理液等多余物，而由于小孔下封闭腔体结构特性的原因，多余物一旦进入小孔内则很难清除。为了有效控制小孔下封闭腔体结构中多余物，保证产品质量，对此技术开展研究。

2 技术分析

选取某产品活塞杆总成为实施对象，采用活塞杆表面小孔下封闭腔体结构多余物控制方法对其深孔进行多余物控制。活塞杆总成中小孔下封闭腔体的详细结构参数见图2。

活塞杆总成及其小孔下封闭腔体详细工艺参数的工艺分析见表1。

表1 活塞杆总成小孔下封闭腔体工艺性分析

3 实施方案

多余物产生的来源为内部残留、内部生成和外来侵入[3～6]。根据多余物来源的三个途径，以保证加工精度与控制多余物并重为指导思想，针对背景技术的缺陷，采取增加工艺结构、超声波清洗封闭孔、循环冲洗封闭孔、高压气体往复吹除清理封闭孔等措施，阻断铁屑、外界粉尘颗粒等多余物进入小孔下封闭腔体的渠道，进行小孔下封闭腔体中多余物主动清理，达到控制多余物的目的。基于以上技术分析及思路，设计技术方案的工艺流程见图3。

3.1 活塞杆粗及半精加工

对活塞杆粗加工，包括坯料加工、热处理、半精加工等。加工并制成活塞杆的总长度、活塞杆表面小孔下的深孔。在结构强度允许及设计方同意的前提下，将活塞杆外圆表面的小孔（连通活塞杆长孔）制成工艺台阶螺纹孔（上部为光孔、下部为螺纹孔），其实物情况见图4。

清除活塞杆内外表面各处（含深孔、工艺台阶螺纹孔、螺纹等）的铁屑、毛刺、油污、锈迹等多余物，之后用内窥镜检测多余物应清除干净，否则重复清除及检测过程，直至多余物被清除干净。在深孔口部安装产品堵头，注意不得将多余物带入深孔，再将活塞杆和产品堵头焊接为一体。采用工艺装置对小孔下封闭腔体（深孔）做油压压力密封试验，要求焊缝处不得渗漏。

3.2 螺堵制作及小孔封堵

加工成用于封堵工艺台阶螺纹孔的工艺螺堵，如顶丝等。将工艺螺堵旋入工艺台阶螺纹孔中以封闭深孔，要求工艺螺堵端部不得高于活塞杆表面。注意不得将多余物带入深孔。

3.3 活塞杆精加工及清理

对活塞杆精加工，包括尺寸公差、形状公差、位置公差、表面粗糙度等的加工。

对活塞杆进行镀铬、氧化等表面处理。拆除工艺台阶螺纹孔中的工艺螺堵，控干小孔下封闭腔体（深孔）中的表面处理液体，防止其结晶。

在超声波清洗槽中从前、后两个方向往复清洗活塞杆的小孔下封闭腔体（深孔），反复3次。采用变量液压泵、工艺装置，以液压缸工作用液压油为冲洗介质，从前、后两个方向往复、变流量、脉动冲洗[7，8]活塞杆小孔下封闭腔体（深孔）≥30min，直到检查无异物为止。用注射器往活塞杆小孔下封闭腔体（深孔）内注入航空清洗汽油，用压缩氮气从工艺台阶螺纹孔一端充气（压力≥0.2MPa，且0.4～0.5MPa时，效果较好，时间1min），另一端用白绸布或滤纸（滤纸层数为2层）承接，观察应不存在多余物；再从另一端充气，从相反的一端用白绸布或滤纸承接，观察应不存在多余物，否则重新冲洗小孔下封闭腔体并用压缩气体吹除，直到目测无宏观可见多余物为止。用液压缸工作用液压油冲洗小孔下封闭腔体，检测冲洗后油液污染度应符合技术条件要求（一般不超过18/15级）[9]。

用洁净的工艺螺堵旋入工艺台阶螺纹孔，封闭小孔下封闭腔体。将活塞杆用洁净的油封纸或塑料布包裹及封闭，入库备用。作业完毕后清理现场，各物品归位存放。

4 实施效果

4.1 分步控制效果

4.1.1 紧定螺钉密封

小孔下封闭腔体口部小孔用4-M5×12mm紧定螺钉封堵后，机械加工时铁屑等多余物没有被挤入小孔中。打开紧定螺钉，用5×放大镜、内窥镜检测，未发现小孔下有铁屑等多余物。

4.1.2 压缩气体吹除

表2 试验结果统计

小孔下封闭腔体采用压缩气体吹除并经油液冲洗，结果见表2。由表2可知，压缩气体可以将小孔下封闭腔体中的多余物吹除干净，但需气体压力≥0.2MPa。小孔下封闭腔体压缩气体吹除情况见图5。

4.1.3 油液化验

油液冲洗后化验结果见表2，油液污染度满足规定要求。

4.1.4 剖切检查

小孔下封闭腔体剖切检查情况见图6。由剖切情况可知，本方法可以有效控制活塞杆表面小孔下封闭腔体结构中多余物。

4.2 效果统计

综上所述，经采用活塞杆表面小孔下封闭腔体结构多余物控制方法加工活塞杆，取得了以下效果：a.本方法可有效控制机加、表面处理等过程产生的多余物；b.本方法可实现宏观可见多余物（外廓尺寸≥0.5mm）、微观不可见多余物（外廓尺寸＜0.5mm）的全范围控制。

5 结束语

通过活塞杆表面小孔下封闭腔体结构多余物控制技术研究，分析了活塞杆表面小孔下封闭腔体的结构特性、工艺性对多余物控制的影响，解决了该种结构多余物难以防控问题，并可得出以下结论：

a.采取工艺螺堵封堵小孔下封闭腔体工艺，可实现小孔下封闭腔体口部的灵活、牢靠、可调封闭；

b.采取超声波变量往复冲洗清理小孔下封闭腔体工艺，可实现小孔下封闭腔体的有效清洗；

c.采取加注清洗剂高压气体往复吹除清理小孔下封闭腔体工艺，可实现宏观可见多余物（外廓尺寸≥0.5mm）、微观不可见多余物（外廓尺寸＜0.5mm）的有效清理及检测。

在以上措施的综合作用下，保证了活塞杆表面小孔下封闭腔体结构中多余物的有效防控。活塞杆表面小孔下封闭腔体结构多余物控制技术为各种小孔下封闭腔体结构多余物控制提供了针对性的指导及借鉴，具有广阔的应用前景。

1 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2002

2 徐灏.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，1991

3 王春玲，顿赛英，郑德晃，等.火箭与导弹产品多余物控制[M].北京：中国宇航出版社，2009

4 QJ 2850A—2011，航天产品多余物预防与控制[S].北京：中国航天标准化研究所出版社，2011

5 郑德晃.不可忽视的一个质量问题——多余物[J].质量管理，1985(2)：31

6 德承.谈对多余物的控制[J].质量管理，1981(6)：6

7 路甬祥.液压气动手册[M].北京：机械工业出版社，2002

8 雷天觉.新编液压工程手册[M].北京：北京理工大学出版社，1998

9 张建慈.液压系统工作介质的污染分析与控制污染的措施[J].工业安全与防尘，2007(7)：14

Technical Research on FOD Controlling in Lower Closed Chamber of Small Hole in Surface of Piston Rod

Wang Wei1Fu Junfeng2Chen Guangyu3Wang Pengfei1Ai Min1Chen Hao1
(1.Changzhi Qinghua Machinery Factory,Changzhi 046012；2.The PLA Rocket Force Representative Office in Changzhi Qinghua Machinery Factory,Changzhi 046012；3.TheAir Force Representative Office in Shanxi,Taiyuan 030024)

Through the analysis of the effect on FOD(foreign object debris)controlling by the structural and processing characteristics of the lower closed chamber of the small hole in the surface of the piston rod,the thesis adopts such processing methods as screw choke plugging,ultrasonic variable reciprocate flushing,repeated blowing and cleaning by filling cleaning agent and high pressure gas etc,to achieve the effective controlling of FOD in the lower closed chamber of the small hole.

piston rod；lower closed chamber；FOD controlling

王威（1975-），高级工程师，机械设计制造及其自动化专业；研究方向：机械制造工艺与设备。

2017-01-04