XXX105—10阀体组件加工工艺研究

杨刚

摘 要：XXX105-10阀体组件是电磁阀总成的的重要功能部件，精度要求较高。阀体与阀杆的配合间隙0.005～0.01mm、阀杆与感应杆的配合间隙0.005～0.017mm、阀体与阀杆的开度尺寸0.7±0.02mm对电磁阀性能灵活性起到关键作用。在以往的试制中，该阀体组件的合格率一直较低，严重影响产品的交付，为了提高产品的合格率，对阀体与阀杆的加工工艺方法进行研究，取得了良好的效果。本文主要讨论阀体与阀杆的加工工艺及控制方法。

关键词：阀体组件；加工工艺；尺寸精度；装配要求

中图分类号：TG316 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）06-0055-03

1 加工现状

长期以来，XXX105-10阀体组件合格率一直比较低，其合格率只有30%，严重影响产品产出，质量没有得到有效的保证，导致阀体组件不合格的主要因素有具体见图1所示[1]。

（1）阀体与阀杆的配合间隙0.005～0.01mm。（2）阀杆与感应杆的配合间隙0.005～0.017mm。（3）阀体与阀杆的开度尺寸0.7±0.02mm。

从多次试制的结果看，影响组件不合格的原因主要体现在单件的加工和控制上，由于单个零件的技术要求没有得到很好的控制，其累积误差直接影响到组件的装配质量。其中造成阀体与阀杆的配合间隙0.005～0.01mm不合格的主要原因是阀体Φ6+孔的圆柱度0.002超差所致；造成阀杆与感应杆的配合间隙0.005～0.017mm不合格的主要原因是阀杆孔径尺寸Φ1.9+0.017+0.008mm及圆柱度0.005超差所致，下面分别从三个方面介绍单件加工中存在的问题以及改进措施。

2 提高阀体内孔圆柱度0.002

2.1 问题提出

阀体内孔直径Φ6+0.03 0mm，表面粗糙度Ra0.4，圆柱度0.002，具体见图2所示。由于阀体使用的材料为15Mn，该材料比较软且容易粘刀，切削性能较差，对刀具的选择，主轴转速，进刀量的要求都比较高，在加工中孔径尺寸及表面粗糙度基本可以保证，但圆柱度0.002一直没有得到很好的控制，在前期的加工过程中其圆柱度值在0.002～0.009之间，一致性较差，且没有规律性[2]。

2.2 原因分析

对于阀体孔的加工，针对其材料的特殊性，我们采用以下加工方法：加工步骤：钻孔→镗孔→铰孔→研孔。

在加工过程中，镗孔尺寸不稳定，容易产生沟痕，锥度在0.02之内，铰孔锥度在0.01之内，且有沟痕及椭圆现象。由于铰孔后不用珩孔，这对铰孔的要求特别高，铰孔时必须装上浮动刀杆，尺寸才相对稳定，且对铰刀的要求也很高，有时更换一次铰刀只能加工几件零件尺寸就超差。一旦前面加工的孔尺寸及形位公差超差过大，对后续的精加工研孔来说，要校正这些误差很困难。按这种方法加工，阀体孔的圆柱度0.002的合格率只有50%。

2.3 解决方法

通过上述加工方法的分析，结合实际加工情况，通过对加工参数的调整，总结出以下加工方法：加工步骤：钻孔→粗镗孔→精镗孔→珩孔→研孔。

（1）钻孔至Φ5.5+0.15 0mm，主轴转速400r/min，进给量Fn=0.03mm/r。（2）粗镗孔至Φ5.75+0.050mm，主轴转速600r/min，进给量Fn=0.03mm/r。（3）精镗孔至Φ5.92+ 0.030mm，粗糙度Ra0.8，圆柱度不大于0.01，主轴转速600r/min，进给量Fn=0.03mm/r。（4）珩孔至Φ5.98+0.020mm，粗糙度Ra0.8，圆柱度不大于0.005，主轴转速300r/min，进给量Fn=0.03mm/r。（5）研孔至Φ6+0.030mm，粗糙度Ra0.4，圆柱度不大于0.002。

由于经过两次镗孔，大大降低了加工中出现的沟痕现象，通过珩孔，能有效消除镗孔所产生的沟痕及锥度现象，有效地保证精加工的尺寸要求。按此方法加工，共计加工50件阀体，严格按所给加工参数加工，最终取得很好的效果，与改进前的加工方法相比，其统计结果如表1所示。从表1可以看出，这种加工方法对孔的合格率得到大幅提高。

3 提高阀杆孔的孔径尺寸Φ1.9+0.017+0.008mm及圆柱度0.005

3.1 问题提出

阀杆使用的材料为20CrMn，热处理硬度要求HRC35～40，孔径Φ1.9+0.017+0.008mm，表面粗糙度Ra0.8、圆柱度0.005，具體见图3所示。由于孔径较小，要在10.3mm的长度上保证其技术要求，有一定加工难度，而且Φ1.9孔的底部是台阶孔，不能用研孔来解决其表面粗糙度及圆柱度，只有通过钻铰孔的方法来完成。在加工中，由于材料硬度偏高，对铰刀的磨损较大，加工尺寸一致性较差[3]。

3.2 原因分析

孔的尺寸精度、圆柱度对组件中的配合要求都特别重要，由于Φ1.9孔径较小，要保证其0.005的圆柱度给加工带来很大的困难，在前面试制零件中，采用以下加工方法：加工步骤：钻孔→铰孔。在加工过程中，由于铰孔余量大，铰孔后尺寸不稳定，锥度在0.01左右，对铰刀的磨损较大。加工出的零件尺寸一致性较差，按这种方法加工，其孔合格率只有50%。试制所得结论是铰刀的精度、铰刀的装夹方法、所留的加工余量对铰孔质量特别重要。

3.3 解决方法

通过上述原因分析，结合实际加工中所得到的经验，总结出以下加工方法：加工步骤：打中心孔→钻底孔→粗铰孔→精铰孔。

具体加工步骤和参数如：（1）打中心孔A1，主轴转速600r/min，进给量Fn=0.03mm/r。（2）钻底孔至Φ1.6+ 0.10 0mm，深11.8mm，主轴转速600r/min，进给量Fn= 0.03mm/r。（3）粗铰孔至Φ1.85+0.030mm，深10.3mm，主轴转速600r/min，进给量Fn=0.03mm/r。（4）装上浮动刀杆精铰孔至Φ1.9+0.017+0.008mm，深10.3mm，主轴转速600r/min，进给量Fn=0.03mm/r。

在打中心孔和钻底孔时，钻头的中心与工件的旋转中心一定要同心，同心度保证在0.005之内，在精铰孔时采用浮动刀杆，铰刀沿着前面已有的预孔加工，使其在径向上的切屑余量均匀，能平稳地向前进刀，很好地保证孔的加工质量，采用浮动刀杆可以消除机床主轴、软爪、刀架的累计误差，并最終保证孔的精度要求。通过对阀杆改善前后加工情况对比，如表2所示，可以看出改善后的加工方法大大提高产品合格率，有效地保证加工质量。

4 阀体与阀杆开度尺寸0.7±0.02mm的控制

4.1 问题提出

阀体与阀杆开度尺寸0.7±0.02，对电磁阀性能控制起到关键性作用，一直以来，这个尺寸没有得到很好的控制，导致每次装配试验合格率都比较低，严重影响产品质量。

4.2 原因分析

在以往的加工中，为了保证两零件的开度尺寸0.7± 0.02mm，采用过不同的加工方法：

方法一，通过缩严阀体小孔尺寸Φ3+0.050mm、缩严距离尺寸16.4±0.02mm见图4所示，缩严阀杆槽边尺寸17.2±0.02mm见图5所示，来保证阀体组件中0.7±0.02mm的尺寸见图6所示，将组件中0.04mm的公差分配到单件中来保证，给单个零件尺寸加工带来了很大的困难，又不经济，很难保证尺寸要求。方法二，采用分组的方法，测出阀体L的实际尺寸（如图4），再测出阀杆中17.2±0.02的实际尺寸（如图5），通过分组的方法来保证阀体组件的开度尺寸0.7±0.02（见图6），这种方法互换性较差，需要大量的零件来选配，一旦尺寸Φ3+0.05 0与16.4±0.02都加工到上偏差时，就不可能保证尺寸0.7±0.02。这样会造成大量的返修，大大增加生产成本。

4.3 解决方法

通过分析，要控制组件的开度尺寸0.7±0.02mm，缩严单个零件尺寸加工和分组保证都是不经济的。经过实践，将阀体孔按设计尺寸加工后，阀杆的左端面留余量0.1mm，在组件中（如图6）测量尺寸L的实际尺寸，用L-0.7就可得到阀杆槽边至左端面的尺寸A，修磨阀杆左端面，保证尺寸A即可，这样虽然多了一道工序返修阀杆端面，但比分组的方法减少了重复测量工作，能有效地保证产品质量，降低生产成本，提高组件的装配合格率。

5 效果

通过以上三个方面的加工方案改进和产品质量控制，大大提高了XXX105-10阀体组件的合格率，用改进后的加工方法试加工一批零件，其组件的合格率达到90%以上；目前这种方法正在运用于现场生产，它能在保证产品质量的同时提高生产效率，为产品的顺利交付提供强有力的保障。

6 结语

现在我公司相似的电磁阀产品越来越多，这种加工方法可运用于目前公司生产的电磁阀类产品零组件，如XXX106-10等阀体组件的加工。

参考文献

[1]王先逵，主编.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，2000.

[2]赵如福，主编.金属机械加工工艺人员手册[M].上海：科学技术出版社，1992.

[3]郑文虎，主编.机械加工实用经验[M].北京：国防工业出版社，2003.