大直径薄壁球形阀芯加工工艺

赵 飞，黄红耀

（西安航天发动机厂，陕西 西安710100）

0 引言

我国新型液体火箭发动机所采用的煤油隔离阀是一种大型球阀，入口接贮箱，出口接发动机系统，是液氧/煤油发动机的启动阀门，在箭体加注后、发动机启动前起隔离燃料的作用。球形阀芯是煤油隔离阀的核心部件。

球形阀芯的圆度和表面粗糙度对阀芯与阀座之间的密封性能至关重要，设计要求阀芯球面的圆度0.01，表面粗糙度Ra0.2，面轮廓度0.015 mm，相对基准A的跳动0.03 mm，精度要求很高，此为加工难点之一；由于煤油隔离阀体积较大，球形阀芯直径Φ200 mm且为中空结构，锻件毛坯，残余应力较大，此为难点之二；另外，阀芯中间通道为锥孔，最大处直径Φ154 mm，最小处直径Φ120 mm，在球面Φ164.5 mm直径处有两个7°的锥平面，最薄处壁厚仅有5.25 mm，直径与壁厚比为31.3，属于典型的薄壁零件的断续加工，装夹定位难度很大，加工变形大，中间锥孔加工后材料应力释放导致的变形，此为难点之三。因此加工存在极大难度，被列入液氧/煤油发动机研制中的关键工艺技术进行集智攻关。

1 球形阀芯的设计状态

1.1 材料

煤油隔离阀的材料为锻铝6A02-T6 GB/T3191-1998，其化学成分见表1。室温力学性能见表2。

表1 化学成分Tab.1 Chemical compositions

1.2 设计技术要求

球形阀芯零件的主要设计要求如下：

1） SΦ200±0.05球面相对于基准A的跳动为0.03 mm，Φ169 mm直径处的平面相对基准A的垂直度为0.05mm，转轴处Φ44 mm端面槽底面相对基准A的垂直度为0.03 mm，花键中径相对基准A的跳动为0.02 mm，花键的端面相对基准的垂直度0.03 mm；

2） 14°锥孔相对于基准A-B位置度0.07 mm；

3） 14°锥孔直线度 0.05 mm；

4） SΦ200±0.05球面的圆度 0.01 mm，面轮廓度0.015 mm。……