活門偶件配套方法

■ 西安航空動(dòng)力控制公司 （陜西 710077） 張大偉 趙興龍 趙小鋒 張 晶

活門偶件配套方法

■ 西安航空動(dòng)力控制公司 （陜西 710077） 張大偉 趙興龍 趙小鋒 張 晶

研究活門偶件常見的技術(shù)條件，對配套工藝進(jìn)行分析，找到一種新的配套方法，降低了加工難度和勞動(dòng)強(qiáng)度，加工成本低且測量方法簡單、可靠，活門偶件一次配套合格率大幅提高。

在機(jī)械產(chǎn)品中，活門偶件是指互相配合且要求很高的軸套配合件。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油調(diào)節(jié)器中，活門偶件作為產(chǎn)品性能件，起著至關(guān)重要的作用，在配套時(shí)只能靠選配方式來進(jìn)行，幾乎沒有互換性，一個(gè)活門只能對應(yīng)一個(gè)襯套。航空航天用的精密活門偶件所要求的尺寸精度、圓度、間隙精度都達(dá)到微米級(jí)，可以說配套難度相當(dāng)大。為此，我們尋找出一種新的配套方法，可以實(shí)現(xiàn)活門偶件的局部互換性，提高了配套合格率及效率，降低了加工難度。

1. 零件分析

以某燃油分布器活門為例，分析活門與襯套在加工中出現(xiàn)的問題及影響到的各尺寸及形位公差。零件設(shè)計(jì)圖如圖1所示，研磨φ12mm保證間隙0.010～0.014mm，表面粗糙度值Ra≤0.1μm。

圖1 某產(chǎn)品燃油活門設(shè)計(jì)圖

此活門偶件間隙為0.010～0.014mm，在配套時(shí)通常采用的是基軸制原則，即在活門與襯套單件加工時(shí)給定活門外圓尺寸為φ12.014+0-0.011mm ， 圓 柱 度0.002mm，表面粗糙度值Ra=0.1μm；襯套內(nèi)孔先加工至φ11.98+0.022+0mm，表面粗糙度值Ra=0.2μm，留余量在組件中加工。在組件中采用以給定的活門外圓尺寸作為基軸制，加工襯套內(nèi)孔保證配套間隙，采用研磨加工來進(jìn)行配套，在研磨內(nèi)孔前，先量出每件活門的實(shí)際尺寸并記錄，根據(jù)每件活門外圓的實(shí)際尺寸值來研磨襯套內(nèi)孔，以保證間隙0.010～0.014mm。這樣加工，也是可以配套出符合設(shè)計(jì)圖要求的活門偶件的，但是根據(jù)活門外圓尺寸批量研磨襯套內(nèi)孔的配套方法有以下3個(gè)弊端：①配套出的活門偶件是唯一的，也就是說在一批活門偶件里，一個(gè)活門對應(yīng)一個(gè)襯套，不具有互換性。②間隙公差只有0.004mm，無形中把襯套內(nèi)孔公差加嚴(yán)，增加配套難度，而且易造成超差品。③在大批量生產(chǎn)中，增加勞動(dòng)強(qiáng)度，加工效率低。因此，必須尋找出一種更好的配套方法來提高活門偶件一次配套合格率。

2. 活門偶件常見的技術(shù)條件及分類

活門偶件中，活門與襯套之間在幾微米甚至更小的間隙情況下工作，同時(shí)要求運(yùn)動(dòng)靈活，這對活門與襯套的配套要求非常高，不但要保證活門內(nèi)孔與襯套外圓的尺寸要求，還要保證其各自的形狀精度與位置精度。航空零件常見的活門外圓與襯套內(nèi)孔表面技術(shù)條件如表1所示，常見的活門偶件分類如表2所示。

表1 航空零件常見的活門外圓與襯套內(nèi)孔表面技術(shù)條件 （單位：mm）

表2 常見的活門偶件分類表

3. 配套工藝方法分析

通過一系列的研究與實(shí)踐，我們最終找到了一種適合于大批量生產(chǎn)的活門偶件提高一次配套合格率的工藝方法。

（1）單件加工：先給定活門外圓尺寸φ12.014+0mm，圓柱度

-0.0110.002mm，表面粗糙度值Ra=0.1μm；襯套內(nèi)孔先加工至φ11.98++00.022mm，表面粗糙度值Ra=0.2μm，留余量在組件中加工。

（2）活門分組：對活門外圓尺寸進(jìn)行分組，將活門外圓按每0.003mm間隔分一組，一共分4組，為后續(xù)配套做準(zhǔn)備。活門外圓尺寸分組如表3所示。

表3 活門外圓尺寸分組表

（3）組件研磨襯套：將襯套內(nèi)孔研磨至φ12.015+0.011+0mm，圓柱度0.002mm，表面粗糙度值Ra=0.05μm，等待與分組后的活門尺寸配套。

（4）配套：活門與襯套的設(shè)計(jì)圖如圖1所示，活門與襯套在各自單件加工中的圖示位置已標(biāo)印了批次號(hào)、順序號(hào)，以便在配套時(shí)區(qū)分各自零件對應(yīng)的尺寸實(shí)際值及組別。批次順序號(hào)由各生產(chǎn)單位自行規(guī)定標(biāo)法。通過活門與襯套分組尺寸可以實(shí)現(xiàn)分組式互換性原則，如表4所示。

由表4可以看出，每個(gè)組別的活門最小值與襯套最大值組成間隙最大值0.014mm，活門最大值與間隙最小值組成間隙最小值0.010mm，也就是說，在一個(gè)組別內(nèi)，活門與襯套具有互換性。通過活門與襯套尺寸分組配套，不但可以精確地保證配套間隙，單件尺寸也不用壓縮公差，只要兩個(gè)單件各自保證尺寸，就可以在組件中分組互換，測量與分組一同進(jìn)行，不但提高了零件質(zhì)量，還大大提高了生產(chǎn)效率。我們現(xiàn)在通過填寫活門偶件質(zhì)量保證單來記錄活門外圓①與襯套內(nèi)孔②尺寸的實(shí)際值及活門偶件間隙值。質(zhì)量保證單是用來記錄活門偶件配套實(shí)際尺寸的紙質(zhì)文件，質(zhì)量保證單上記錄的尺寸值可以為整個(gè)配套加工、檢驗(yàn)以及日后的查閱工作帶來很大的便利。

通過測量活門襯套的實(shí)際尺寸值，并根據(jù)配套表的相應(yīng)尺寸進(jìn)行分組，同一組別的活門與襯套即可保證間隙要求，最后對應(yīng)零件標(biāo)印處的標(biāo)號(hào)將實(shí)際尺寸記錄在質(zhì)量保證單上，由配套工人和檢驗(yàn)員簽字蓋章確認(rèn)，配套完成。

表4 活門襯套分組配套表

4. 活門與襯套的測量

活門外圓尺寸值、錐度、橢圓度通常采用指示千分尺測量，用標(biāo)準(zhǔn)樣件對好指示千分尺后，可直接在指示千分尺上讀出尺寸值、錐度和橢圓度。襯套的測量：襯套內(nèi)孔的尺寸值、圓柱度、錐度通常采用氣動(dòng)量儀測量，將氣動(dòng)量儀測頭放入內(nèi)孔中，選取幾個(gè)截面，在每個(gè)截面上旋轉(zhuǎn)零件，讀氣動(dòng)量儀浮子刻度值，取其最小值為內(nèi)孔尺寸值，最大值與最小值之差的1/2為圓柱度，內(nèi)孔進(jìn)口與出口尺寸值之差為錐度。直線度需采用專用直線度量規(guī)測量。直線度量規(guī)如圖2所示。直線度量規(guī)為一組，每支量規(guī)間隔0.001mm，根據(jù)內(nèi)孔實(shí)際尺寸，選用比內(nèi)孔實(shí)際尺寸小0.002mm的量規(guī)進(jìn)行測量，在內(nèi)孔表面涂干凈的滑油，對正內(nèi)孔表面，量規(guī)能靈活順利通過內(nèi)孔則合格。

圖2 直線度量規(guī)

在使用此配套方法配套后，連續(xù)抽取10組偶件，對其間隙值的穩(wěn)定性做了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖3所示，表明間隙值非常穩(wěn)定，合格率很高。

圖3 活門偶件間隙值隨機(jī)抽查統(tǒng)計(jì)結(jié)果

5. 結(jié)語

這種新的配套方法通過對活門外圓尺寸和襯套內(nèi)孔尺寸進(jìn)行分組，不需要壓縮單件尺寸公差，即可保證配套要求，在個(gè)別組內(nèi)可進(jìn)行局部互換，降低了加工難度和勞動(dòng)強(qiáng)度，加工成本低，而且測量方法簡單可靠，活門偶件一次配套合格率從之前的不到40%提高至現(xiàn)在的95%以上。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，這種配套方法得出的間隙值大部分都在中差范圍內(nèi)，很少有達(dá)到極限值的，有利于后期的修理和重新配套，不用更換新件，降低修理成本，而且完全可以滿足各單件的尺寸及形位公差要求，并可推廣至公司每個(gè)活門偶件加工單元。

20150901）