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    旋塞閥氣密性研究

    2019-09-03 01:33:12龍延山
    日用電器 2019年8期
    關(guān)鍵詞:錐面機(jī)加工錐度

    龍延山

    (廣東萬和熱能科技有限公司 佛山 528300)

    引言

    旋塞閥廣泛應(yīng)用在油田開采設(shè)備、輸送設(shè)備及家用灶具等產(chǎn)品中,主要是一種用于接通和切斷氣路的安全開關(guān);旋塞閥動作及不動作時(shí),都必須保證密封面要有較好的密封性能,以保證燃?xì)獠幌蛲庑孤?;屬于產(chǎn)品及設(shè)備重要核心組成部分;密封性能作為考核產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)之一,一旦存在密封性漏氣不良情況,會帶給客戶以及社會非常大嚴(yán)重后果;這對于旋塞閥的閥體及閥芯的加工精度要求較高,特別是兩者之間錐度的吻合精度要求極高,所以閥體孔錐度、閥芯錐度精度是直接影響到產(chǎn)品氣密性能的重要因素。

    介于閥體、閥芯兩者之間錐度精度,存在制造上的偏差因素;本文通過不研磨錐面工藝,找出機(jī)加工時(shí)存在的偏差以及不正確的裝配方式而形成的偏差,總結(jié)規(guī)律優(yōu)選出合理的消除公差的方法,從而提高生產(chǎn)效率及降低產(chǎn)品成本,提升錐度面精度,滿足閥芯、閥體之間的密封性能要求。

    1 閥芯、閥體加工錐度面精度分析

    閥芯與閥體的錐度精度主要通過加工工藝、工裝、刀具及加工精度來保證,在生產(chǎn)過程中一般采用氣動5 000倍的雙管浮標(biāo)測量儀檢測錐度,作為現(xiàn)場最常見的檢驗(yàn)方法,主要通過刻度數(shù)值來判斷精度,衡量錐面的壓痕情況;在生產(chǎn)檢驗(yàn)中,在閥芯錐面、閥體錐度孔面上分布較均勻的壓痕,是比較理想的錐面零偏差,屬于完全吻合同一條線上的狀態(tài)(見圖 1(a));閥芯錐面、閥體錐度孔面配合有顯示的間斷壓痕,屬于偏離吻合線的上限和下限,即是不同一條線上的狀態(tài)(如圖 1(b)、(c)、(d))。

    圖1 閥體、閥芯錐面偏差

    圖1(b)、(c)機(jī)加工后,兩者之間壓痕不大,間斷壓痕比較輕微時(shí),可通過研磨工藝消除偏差,可以達(dá)到良好的密封性能效果;若工件加工存在比較大的偏差時(shí)(如圖 1(d)所示),研磨后基本也達(dá)不到相應(yīng)的密封性能;圖 1(a)此類情況不需要研磨消除偏差,符合技術(shù)要求范圍內(nèi)的公差,基本屬于零偏差,有較好的密封性能效果;以上這幾種情況主要是由機(jī)加工時(shí)存在精度偏差造成的。

    閥體的加工工藝分析:第一,閥體內(nèi)錐面比較長,內(nèi)端孔直徑錐面較小,必須采用細(xì)長的刀才能加工;第二,錐面有進(jìn)氣孔,形成斷面;第三,閥體一般采用壓鑄鋁、銅材料制作,材質(zhì)偏軟,鋼性比較低,且鑄件有粗糙、沙孔、雜質(zhì)等。機(jī)加工造成偏差因素如圖2。

    閥體錐面有斷面,錐面加工過程中,刀口易磨損造成偏差(圖2(a));刀桿較長,鋼性不夠走刀時(shí)容易偏離刀的加工直線軌跡,讓刀形成偏差;(圖2(a));閥體材質(zhì)的鋼性較軟,以及錐面有斷面情況,在精加工時(shí),容易讓刀導(dǎo)致斷斷續(xù)續(xù)切削,加工不在一條直線上,形成偏差(圖2(b))。

    以上所產(chǎn)生的偏差β表示為:

    式中:

    α閥體理論斜度;

    γ閥體加工后斜度;

    d 閥體錐孔大頭直徑;

    d1閥體錐孔理論小頭直徑;

    圖2 閥體加工偏差

    d2加工后閥體錐孔小頭直徑;

    閥芯的加工工藝分析:

    閥芯一般采用銅制作,閥芯錐面有孔,形成斷面,機(jī)加工時(shí)讓刀刀口易磨損產(chǎn)生偏差(如圖3(a));氣動夾具誤差,而且閥芯材質(zhì)鋼性低,機(jī)加工時(shí)刀具受力不均勻,閥芯輕微走位,形成偏差(如圖3(b));加工時(shí)進(jìn)給量過大造成刀口磨損形成偏差(如圖3(a));閥芯所產(chǎn)生的偏差β的同閥體計(jì)算方法一樣。

    2 消除機(jī)加工偏差的方法

    消除閥芯、閥體錐度面的加工偏差,可從以下幾個(gè)方面來解決:

    1)根據(jù)產(chǎn)品的性能技術(shù)要求,通過偏差公式分析出理想的閥體錐度,選擇合理錐度長度,避免尺寸過長;

    2)采用一體刀,避免用機(jī)夾刀加工,定期矯正刀具,并選擇高耐磨性的金鋼材質(zhì)刀具,刀口不易磨損;

    3)選用鋼性較好的刀桿,提升刀桿強(qiáng)度,避免讓刀;

    4)提高鑄件的表面粗糙精度,調(diào)整好鑄坯,避免生產(chǎn)坯件沙孔過多等不良情況;

    5)分兩道工序切削錐度面,粗切削后,再精切削,精車時(shí)調(diào)低機(jī)床進(jìn)給量,調(diào)高機(jī)床轉(zhuǎn)速;

    6)工裝夾具定期調(diào)整檢測矯正,避免裝夾不到位虛位情況。

    3 裝配不良密封性分析

    閥體與閥芯組立時(shí)引起不良情況;比如在機(jī)加工零配件時(shí),沒有充分處理干凈毛刺、粉塵沒清洗干凈透徹,裝配時(shí)毛刺、鋁粉堵塞,引起氣密性不良。

    如圖(4)所示。

    主要因素為:

    1)精車錐面部件留有利角,容易在裝配時(shí)刮傷錐面表面精度;

    2)鋁粉、銅粉細(xì)微顆粒及毛刺清洗不徹底干凈。

    4 提高裝配精度的方法

    如圖5所示,部件增加工藝的倒角,避免產(chǎn)品上有利角情況;精車時(shí),增加自動清洗錐面鋁粉、銅粉細(xì)微顆粒,避免吸在錐面上,保證錐面干凈光潔;產(chǎn)品裝配后氣密性才更有保障。

    5 結(jié)語

    旋塞閥廣泛應(yīng)用在燃?xì)饩呱?,閥門密封性能一直存在著需要繼續(xù)改良的空間,機(jī)加工的偏差及裝配不良為主要影響氣密性能的因素;解決機(jī)加工偏差問題提高氣密性能,可通過提高機(jī)加工精度及裝配精度,本文進(jìn)行了簡單的工藝性分析,找出消除偏差的幾種方法,從而取消當(dāng)前閥芯、閥體研磨傳統(tǒng)方式;生產(chǎn)效率迅速提升、成本低、產(chǎn)品壽命更長、氣密性能更好,并減少廢水排放,升級燃?xì)饩邭饷苄阅?;隨著制造工藝不斷發(fā)展,新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn),未來的燃?xì)饩弋a(chǎn)品的閥門氣密性能會有更好解決方法。

    圖3 閥芯加工偏差

    圖4 利角旋塞閥體、閥芯配合示意

    圖5 倒角旋塞閥體、閥芯配合示意

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