大型高压隔膜泵液力端柱塞加工工艺研究

戴武超（中国有色（沈阳）泵业有限公司，辽宁　沈阳　110144）

大型高压隔膜泵液力端柱塞加工工艺研究

戴武超
（中国有色（沈阳）泵业有限公司，辽宁沈阳110144）

作为隔膜泵液力端阀箱重要组成零件，柱塞与压紧环、双头螺柱、进出料阀内外螺母构成了阀盖压紧装置。阀盖压紧装置能保证阀箱在高压力下安全的正常工作，其中的密封性与受压情况是关键点。本文以柱塞加工工艺为例，结合各项工序（包含下料、冷热加工及零件存放），分别进行工艺方案分析，设备的选择，刀具，工装确定，数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。

大型高压隔膜泵；弯管；结构改进；ANSYS

1　前言

作为隔膜泵液力端阀箱重要组成零件，柱塞与压紧环、双头螺柱、进出料阀内外螺母构成了阀盖压紧装置。阀盖压紧装置能保证阀箱在高压力下安全的正常工作，其中的密封性与受压情况是关键点。不同型号的隔膜泵所承受的压力强度不同，所以柱塞的材质与规格也各不相同。

本文以柱塞加工工艺为例，结合各项工序（包含下料、冷热加工及零件存放），分别进行工艺方案分析，设备的选择，刀具，工装确定，数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。经过不断的试验和改进，柱塞的材质由原来的锻件，变为45号钢。针对柱塞的尺寸规格，合理安排其加工工序，冷加工时，要做到“先粗后精”，“普车粗，数控精”，批量生产时“集体粗，集体精”。热处理时批量件同炉加工，或者与其它需要相同热处理方式的工件同炉处理。在整个工艺过程的设计过程中，要通过分析，确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。最终形成的工艺文件要完整，并能指导实际生产。

2　柱塞加工工艺分析

2.1加工工序流程

该零件材质为45号钢，零件表面由圆柱、台阶、圆角、倒角等组成，中间有孔。尺寸标注完整，66mm尺寸、99mm尺寸和110mm尺寸精度要求较高，有同轴度要求，粗糙度要求较高。零件硬度要求241HB～286HB，需热处理调质。

结合零件的材质、形状、尺寸大小和形位公差要求、硬度要求等考虑，初步确定柱塞加工工序流程为：下料—粗车—调质—精车—检查—防锈处理。

2.2工艺细化方案

按照柱塞加工工序流程，制定柱塞加工方案。根据柱塞设计的材质和形状规格，确定柱塞选用45号钢棒料。根据柱塞设计尺寸和粗精加工余量，确定毛坯尺寸为φ120×90。

棒料的切段可由机加车间锯床完成，由于柱塞为批量生产件，锯床可以在全部切段后转入下步工序。

粗车是在热处理调质前将毛坯加工，在保证精加工余量，又能满足热处理调质深度的前提下，去除毛坯的多余量。根据柱塞毛坯尺寸为φ120×90，选用普通62车床进行加工。通过图1可以看出，虚线部分为设计要求尺寸，实现部分为实际粗加工尺寸，由于毛坯粗车切削量大，切削精度要求不高，在考虑经济性的前提下，选用普通62车床较为合适。

粗车加工工步为：

①三爪卡盘装卡φ72端毛坯部，找正；

②平端面，加工φ116外圆及47尺寸达图；

③加工φ39孔及86上端面各倒角；④换面装卡φ116，找正；

⑤加工其余尺寸达图（含各倒角）。

装卡时，选用三爪卡盘及工艺卡爪装卡。

粗车时，外圆加工选用95°外圆车刀，内孔加工选用95°内孔车刀。

根据设计技术要求，需要对工件进行热处理调质，使零件达到241HB～286HB。调质通常是指工件通过淬火和高温回火，以获得回火索氏体的综合热处理工艺。

针对柱塞的调质，需要用热处理车间设备RT18炉进行淬火，回火处理。根据图1可以看出，淬火是工件在加热840℃一段时间后，进行水冷；回火是工件在加热560℃一段时间后，进行空冷。

保温时间按实际装炉量确定。

热处理调质后，对工件进行精确加工，完成工件的所有设计尺寸。

数控车床由于其具有高效率、高精度、高柔性等特点，在机械制造业中得到广泛的应用。数控车床在加工特点方面与普通车床相比较，具有高难度加工、高精度加工、高效率加工三方面特点。但在加工成本方面，数控车床加工要高于普通车床，而且不适合进行大切削量的加工。根据柱塞的设计尺寸、数量和机加车间的设备情况，综合考虑柱塞的精加工选用NC62数控车床进行加工。

NC62数控车床精加工柱塞所配刃具、量具、工装分别如下：

①95°外圆车刀——加工各外圆端面（含个圆角，倒角）；

②95°内孔车刀——加工里孔；

③50mm～75mm外径千分尺——φ66g7（-0.01/-0.04）外圆尺寸检测；

④75mm～100mm外径千分尺——φ99g7（-0.012/-0.047）外圆尺寸检测；

⑤100mm～125mm外径千分尺——φ110g7（-0.012/-0.047）外圆尺寸检测；

图8为气流出口与垂直方向成-45°雾滴运动轨迹。当气流出口方向与对自然风相同时，在其出风口产生水平向后的气流速度，增加雾滴向喷头下风向飘移的速度，从而增大了雾滴飘移量。

⑥0～150mm游标卡尺——其余外圆尺寸；

⑦0～10mm工艺卡爪——装卡用；

⑧薄铁皮——防止卡爪装卡卡伤工件。

NC62数控车床加工此零件，应用的程序号为O1988，精加工工步为：

①工艺卡爪装卡φ110g7（-0.012/ -0.047）外圆，装卡距离为9mm；

②数控定心找正，确定加工路线；

③车平端面，精加工18.5mm尺寸及其下端所有外圆尺寸，保证各个阶梯处圆角，倒角及形位公差要求；

④精加工φ45mm内孔；

⑤换面装卡，普通卡爪垫薄铁皮装卡φ66g7（-0.01/-0.04）外圆；

⑥数控定心找正，确定加工路线；

⑦车平总长80mm，精加工其余尺寸。

精加工完成后转入下道工序。

对设计图纸中所标的各关键尺寸进行严格检查，数量多时进行抽检，合格后转入下道工序。

防锈处理采用PSA-005防锈剂。该防锈剂是脱水置换型功能性防锈剂，具有良好的脱水性、人汗置换性和优良的防锈性能，可满足大部分金属材料、零件、元器件的短、中期工序间防锈要求；对材料安全性高；对环境无公害，对人体无毒副作用，属环保型产品。

操作规程：

①将PSA-005防锈剂倒入到带金属隔网的防锈油槽中。

②将清洗后的工件浸入油槽中2～3分钟，以保证将水脱尽，浸油防锈。

③距油槽底部的一定高度应设置活动金属网或多孔的隔盘，以保证金属加工件不与底部接触。油槽底部应下设放水阀，定期排放油槽底部置换出的积水。

④将防锈处理后的工件产品摆放区。

结语

作为隔膜泵阀箱中的重要零件，柱塞的加工是保证隔膜泵安全正常运作的必要条件。本文详细的阐述了柱塞在加工中的各项工序内容，及与各工序相关的设备、加工方式和辅助工具。柱塞加工的工艺流程细化方案模式也可以应用在其它零部件的加工中。工艺细化不仅仅是保证零件的正常加工生产，同时也是在传统工艺方面的改革，它继承了传统工艺的优良，同时也汲取了现代先进的加工方法。

现阶段的工艺流程细化还在不断地完善中，希望通过工艺流程细化方案的制定，让工艺设计有更大飞跃。

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