关键词:铸造多路阀;铸造阀体;加工技术
1概述
铸造阀体加工是液压多路阀加工制造的关键特征点，也是加工难点之一。国内铸造阀体的加工起步较晚，对于铸造阀体加工技术虽然初具水平，但与国外相比还存在一定的差距，铸造阀体的加工技术只能依靠自主研发和国外借鉴。研究铸造阀体的加工技术，对于提高铸造多路阀加工质量，提高加工效率以及降低制造成本，提高市场竞争力，具有很强的推动力，同时为后续打破进口高端液压多路阀技术垄断奠定了坚实的基础。
2铸造阀体加工技术
2.1阀芯孔成套化铰孔技术
常用阀体主要有两种类型，一是如图1铸造式阀体，二是如图2连铸式阀体，两者阀孔主要的区别为铸造式阀体阀孔为预铸孔，各台阶成环状分步，连铸式阀体为实心孔无预铸孔，相交孔较多，且不规则，加工难度大。针对两种阀孔，传统加工工艺流程为:一头钻孔→另一头钻孔→一头扩孔→另一头扩孔→粗镗→半精镗→钻铰孔导引孔→精铰孔。传统工艺存在工序多、加工效率低、圆柱度精度低问题。为解决以上问题，通过不断验证，开发了适用于不同液压阀孔、不同加工效率的加工技术。改进后的加工工艺流程为:钻(连铸阀体需要)→钻导引孔→扩孔→铰孔。针对铸造阀孔只需钻导引孔、扩孔和铰孔3个步骤即可，加工工时可缩短为5分钟以内。技术创新点1:将扩孔导引钻和铰孔导引钻复合在一起，两个导引孔一起加工。技术创新点2:扩孔钻、铰孔钻采用阶梯式切削刃，实现扩孔大余量加工扩孔加工，与导引孔刀结合，实现之前钻孔、扩孔、镗孔的复合加工。铰孔后，阀孔直径公差≤0．02mm，圆柱度≤0.01mm，过程能力指数cpk≥1．33，单孔加工工时≤5min，处于行业领先水平。
图1铸造式阀体阀芯孔铰孔部位
图2连铸式阀体阀芯孔铰孔部位
2.2阀芯孔多台阶沉割槽同步切削技术
沉割槽是内孔孔系常见结构之一，其加工质量直接影响着产品性能，尤其对于同一轴线上多沉割槽结构，其尺寸一致性要求较高，加工精度要求高、加工难度大，目前主要采用逐个铣削或镗削的加工方式，加工效率低下，且多个沉割槽的尺寸一致性难以保证，严重地限制了产品质量。随着技术进步，近年来，机械行业开始逐步探索内孔多沉割槽加工的工艺方法，实现高效率、高质量加工，推动智能制造进程。基于当前割槽工艺现状，提出开发一种高效、高质量刀具的思路，提出新型刀具的基本要求:具有多切削刃结构，能一次性完成多个沉割槽的同步加工;阀芯孔沉割槽轴向尺寸一致性好;割槽产生的毛刺数量少、尺寸小，利于后续去毛刺工艺开展;结构紧凑，能在现有机床上使用，避免购置专用设备。
2.3补缩系统和激冷系统设计
铁液的凝固过程体积收缩是自然规律，阀体铸件材料为高强度球墨铸铁，相对而言收缩倾向较大，再者阀体铸件壁厚，铁液由液相转变为固相时，经历液相收缩、石墨化膨胀和固相收缩需要外部补缩才能保证中心热节处无缩孔或缩松，故考虑设置冒口进行补缩。从热量传输的角度考虑，虽然阀体内部有错综复杂的油道，但在铁液充满型腔铸件进行凝固时，大量油道砂芯几乎完全被铁液包覆，散热条件很差，这些油道砂芯会被铁液快速加热到铁液温度，铸件散热面主要依靠外表面，显然散热缓慢，阀体铸件实际模数较大，设计顶冒口冒口进行补缩，三维建模后采用铸造CAE软件进行模拟仿真铸造过程，发现由于铸件散热条件差，铸件中心部位凝固缓慢，设计的顶冒口重量是铸件重量的50%也不能有效补缩，冒口还是会先于多路阀铸件中心热节凝固，而且由于冒口体大，本身增加外部的人为热节，且浇注后冒口很难去除。
2.4粗加工过程毛刺预防技术
铸造阀体内部存在毛刺，将严重影响整阀的性能，甚至危害整个液压系统的安全性。一般企业在去毛刺方面多采用手工机械去毛刺。但由于是人工的参与，不可控因素较多，且去毛刺质量同时受制于人的情绪发挥，不适合产业化的应用。现代工艺方法，将去毛刺工序与机加工过程进行整合，将大部分的去毛刺内容移至设备上，设备根据程序设置，自动完成去毛刺。
2.5砂芯设计
整体式多路阀阀体内部油道主体分两层，主阀孔之间油道分支多，相互贯通，内部油道复杂，考虑到砂型放置到型腔的精确定位，以及后续的组装、浸涂和搬运方便和结实，设计外框芯头。由于整体式多路阀铸件尺寸较大，综合考虑实际铸造现场砂箱尺寸，铸件设置在全部上箱或下箱都超出砂箱尺寸，故把铸件分型面设置在中间位置，设计外框芯头还可以补出无法出模的多路阀铸件外形。由于整体多路阀油道砂芯浇注后被铁液包覆，芯砂中的树脂组分燃烧产生气体需要排出，不然气体在压力作用下突破铁液表面张力侵入到铁液后很难溢出，凝固后易产生气孔缺陷。
2.6多冲程珩磨+单冲程珩铰精密加工技术
同行业阀芯孔的精密加工方案为多冲程珩磨或者单冲程珩铰，两种工艺各有优缺点，多冲程珩磨对于阀孔直线度的保证有优势，单冲程珩铰对保证阀孔的圆度有优势，两个工艺单独使用，都很难达到圆柱度3μm的设计要求。为解决此问题，通过调研不同厂家的加工方案，结合多冲程珩磨与单冲程珩铰工艺特点，采用多冲加单冲的阀芯孔珩磨工艺多冲程保证直线度，单冲程保证圆度，阀芯孔直径公差≤0．003mm，粗糙度≤Ｒa0．2，圆柱度控制在3μm以内，达到国际先进水平。
结语
本文总结的铸造阀体加工技术已应用在实际生产过程中，可为加工制造提供借鉴。铸造阀体加工是液压多路阀制造的关键，在实际加工过程中，还需要不断研究适合于企业现有设备、原材料、以及产品使用工况等实际问题，对铸造阀体加工技术进行改进并不断完善，实现质量和效率双提升。
参考文献
［1］郭励敏．液压阀加工中抑制毛棘生成的几种途径［J］．流体传动与控制，2017，(1)．
［2］韩玉梅，沈玉梅．阀孔的加工工艺［J］．一重技术，2016，(4)．
论文作者:关利军
论文发表刊物:《中国电业》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/11
标签：阀体论文; 加工论文; 铸件论文; 毛刺论文; 冲程论文; 冒口论文; 多路论文; 《中国电业》2019年第16期论文;