利用電解法去除油泵體孔系內(nèi)毛刺

楊若玲

摘要： 通過利用電解原理去除油泵體內(nèi)腔毛刺及降低表面粗糙度值的研究，設(shè)計了專用機床及專用夾具，在不損傷工件內(nèi)腔表面的前提下去除油泵體內(nèi)孔與孔相貫處的毛刺，使產(chǎn)品質(zhì)量得到改善。

Abstract： Through researching on removing the pump body cavity burr and reducing surface roughness using the principle of electrolysis， special tools and special fixtures are designed， which can remove the burr in the oil pump body cavity hole without damaging the inner surface of the work piece， so that the product quality can be improved.

關(guān)鍵詞： 電解；毛刺；機床；夾具；質(zhì)量；效率

Key words： electrolysis；burr；machine tool；fixture；quality；efficiency

中圖分類號：U464.136+.5 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）21-0022-02

1 背景分析

油泵是將油箱中的機油壓送到濾清器，并經(jīng)過濾清器后仍能可靠地輸送到各個潤滑油道和各運動件的摩擦表面。各種機械配套生產(chǎn)不同型號的油泵，生產(chǎn)批量比較大，因油泵是一個制造精度要求較高，工藝復(fù)雜的部件，其中油泵殼體又是一個重要零件，其加工精度高低，直接影響到油泵的工作質(zhì)量。同時油泵殼體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且存在許多相互聯(lián)通交錯的孔系，在切削加工后，泵體內(nèi)腔孔與孔相貫處會產(chǎn)生一些毛刺及個別孔的表面粗糙度值較大，這使得油泵裝配后，零件間的配合性能降低，工作時噪音大，甚至工作時會產(chǎn)生磨粒磨損等，嚴(yán)重影響油泵及相配套機械的使用性能。這就要求油泵殼體在加工后必須去除毛刺及降低表面粗糙度值。傳統(tǒng)的方法是手工去除毛刺及同時使用較細(xì)顆粒的砂布手工磨削粗糙表面，這樣不但泵體的加工質(zhì)量不高，而且效率較低；有些深孔處及孔與孔相貫處的毛刺人工難以去除。為此，基于電解原理，我們設(shè)計了一臺電解加工去除油泵殼體內(nèi)腔毛刺的專用機床及專用夾具，對泵體深孔及孔與孔交叉處組合拋光加工去除毛刺，提高了油泵殼體的加工質(zhì)量，降低了表面粗糙度值，且生產(chǎn)效率提高10倍以上，同時減輕了工人的勞動強度。

2 設(shè)計原理

電解加工是利用金屬在電解液中發(fā)生電化學(xué)陽極溶解的原理將工件加工成形的一種特種加工方法。加工時，工件接直流電源的正極，工具接負(fù)極，兩極之間保持較小的間隙。電解液從極間間隙中流過，使兩極之間形成導(dǎo)電通路，并在電源電壓下產(chǎn)生電流，從而形成電化學(xué)陽極溶解。電解法去除泵體腔毛刺是在專門設(shè)計的機床夾具系統(tǒng)中，將工件和電極分別與電源的正、負(fù)極相接，構(gòu)成陰、陽兩極，在電場、流場和工作液的作用下，陰、陽兩級之間產(chǎn)生電荷交換，由于兩極之間的間隙最小，電流密度最大，電子線高度集中，使得泵體內(nèi)孔上突出于工件表面的毛刺及表面波峰在電解液中產(chǎn)生陽極溶解，實現(xiàn)對泵體特定部位的“離子去除”，以達到去毛刺，拋光等工藝要求。

這種方法在油泵殼體去毛刺的使用中，使得手工難以處理、可達性差的復(fù)雜油泵殼體內(nèi)腔部位，尤其是交叉孔相貫線處的毛刺得以去除。利用電化學(xué)去毛刺有著明顯的優(yōu)勢。電化學(xué)去毛刺對加工棱邊可取得較高的邊緣均一性和良好的表面質(zhì)量，具有去除毛刺效果好、安全、高效、節(jié)能及環(huán)保等優(yōu)點，而且生產(chǎn)效率高。

3 專用機床及夾具

針對油泵殼體內(nèi)腔去毛刺的加工要求，設(shè)計了一臺油泵殼體專用電解加工機床系統(tǒng)；主要由四大部分組成，主機部分、電氣系統(tǒng)、工作液系統(tǒng)、電極系統(tǒng)。電解加工機床是電化學(xué)加工一種特殊的運用形式，它對所加工油泵殼體無機械作用力，根據(jù)油泵殼體加工特點，采用半自動化設(shè)計，既能滿足去除油泵殼體毛刺的需要，又能對油泵內(nèi)孔進行拋光加工，機床的工藝范圍大，加工精度高。

3.1 主機 油泵殼體專用電解加工機床主機是采用全防腐立體密封結(jié)構(gòu)，采用框架式鋼板焊接結(jié)構(gòu)，主要由床身、氣動控制控箱、工作區(qū)、電極和管路組件組成。

主機的主要技術(shù)參數(shù)：主機外形尺寸2000×700×2500mm、氣缸門缸行程360mm、門缸運動速度40-200mm/s、工作臺尺寸660×400mm、重量1800kg。其中床身的設(shè)計主要考慮工件的加工要求，工作區(qū)域為不銹鋼制成，置于機床床身上的工作臺用花崗巖制成；耐腐蝕，絕緣性好。

3.2 電氣系統(tǒng) 油泵殼體專用電解加工機床的電氣系統(tǒng)分為直流電源和控制系統(tǒng)，專用油泵殼體專用電解加工機床電源采用晶閘管整流電源，利用光整加工的高能電源設(shè)備及美國ENERPRO公司生產(chǎn)的FCOG630D觸發(fā)板與六支晶體管組成三相全控整流電路，機床的電控系統(tǒng)完成機床加工控制功能，分為機床電氣控制和程序控制。

電氣系統(tǒng)的主要參數(shù)：電源輸入50Hz三項380V三相四線制、額定功率20kVA、氣源壓力0.6MPa、氣源流量0.3-0.6m3/h、水泵最高壓力0.8MPa、過濾能力5-25L/min、制冷8000kcal/h、加熱3kW、制冷劑R22。

3.3 工作液系統(tǒng) 油泵殼體專用電解加工機床的工作液系統(tǒng)是完成對主機供液的任務(wù)，所用的電解工作液是以工業(yè)用硝酸鈉NaNO3為基的水溶液，將工業(yè)用硝酸鈉（NaNO3）放入一輔助容器內(nèi)，按比例注入清水，反復(fù)攪拌，直至全部溶解后，去除漂浮在液面上的贓物，加入到電解工作液箱內(nèi)。電解工作液濃度為15%NaNO3的水溶液。也可用比重計測量溶液的比重，確認(rèn)溶液的濃度，工作時，操作人員攜帶橡膠圍裙和橡膠手套。油泵殼體專用電解加工機床電解液在長期使用后，其中所含的細(xì)微金屬氫氧化物和其它雜質(zhì)不斷增加，這將使電解液的粘度增大，影響電解液在加工間隙內(nèi)的流動，嚴(yán)重時會發(fā)生短路，造成工件和電極的損壞，因此，應(yīng)對電解液作定期凈化，凈化周期為每2-3個月凈化一次。凈化方法可采用定期全部更換電解液或采用自然沉淀的方法去除沉淀在底部的氫氧化物和雜物。endprint

工作液系統(tǒng)的主要參數(shù)：工作液壓力0.1-0.8MPa、工作液槽容量1500mm、主泵流量2.4m3/h、工作液溫度15℃-30℃、工作液pH值6-8。

3.4 專用夾具 由于油泵是一個系列產(chǎn)品，油泵殼體的種類也較多，所以專用電解加工機床上所用的夾具也是專門為某種油泵殼體設(shè)計的，不具有可換性。

電解法去除油泵殼體內(nèi)腔毛刺專用夾具分兩大部分，即陽極部分和陰極部分。工件（陽極）與陰極部分的陰極總成（陰極）的工作示意圖如圖1所示。

陰極棒的形狀與所加工油泵殼體內(nèi)孔形狀相同，如需要修整工件內(nèi)孔的表面粗糙度或去除其它形狀與之不同的孔中毛刺，則只需更換夾具中的陰極總成即可。油泵殼體專用電解加工機床及專用夾具安裝后應(yīng)調(diào)節(jié)工作臺面水平，調(diào)節(jié)門缸單向節(jié)流閥使其下降速度緩慢而均勻并無任何爬行現(xiàn)象。安裝使用時，環(huán)境溫度室內(nèi)15℃-35℃，相對濕度小于90%，且工作場所沒有導(dǎo)電及易爆炸電埃，沒有腐蝕金屬破損絕緣氣體或蒸汽。專用機床及專用夾具工作流程如圖2所示。

油泵殼體專用電解加工機床及專用夾具去除油泵殼體內(nèi)腔毛刺的工藝流程為：裝工件——手動電極——門關(guān)——主缸下——液泵開——短路檢測電路——如短路報警——不短路進行加工——設(shè)定時間到——液泵關(guān)——主缸上——門開——卸工件——電解去毛刺完成。

4 結(jié)論

電解加工主要用于成批生產(chǎn)時對難加工材料和復(fù)雜型面、型腔、異形孔和薄壁零件的加工。而設(shè)計制造的油泵殼體專用電解加工機床及專用夾具，經(jīng)試制、調(diào)試完成后，對油泵殼體內(nèi)腔毛刺的去除效果顯著，經(jīng)檢測，加工后油泵殼體的物理和化學(xué)性能不變，油泵殼體加工后無變形，加工精度高。通過改變夾具中陰極總成的形狀，可以實現(xiàn)對油泵殼體有關(guān)部位進行有選擇的去毛刺及拋光加工，加工時間短，且同一夾具上可裝多個工件同時加工，生產(chǎn)效率得到極大地提高，與傳統(tǒng)的工藝相比，效率可提高10倍以上。工件加工后，用線切割切開泵體抽檢觀察油泵殼體電解處毛刺處理干凈，表面處理光滑，達到工藝要求。

同時，機床調(diào)整方便，工作可靠，非熟練工人也可以進行操作，加工質(zhì)量比手工加工顯著提高。所使用的電極實用可靠，使用壽命長。

參考文獻：

[1]章成軍.電解加工原理[J].現(xiàn)代車用動力，2003（1）：46-48.

[2]劉淑敏等.去毛刺技術(shù)在制造工程中的地位和現(xiàn)狀[J].航空科學(xué)技術(shù)，1993，4：27-29.

[3]李鐵詳.國內(nèi)去毛刺及表面光整加工技術(shù)狀況[J].組合機床與自動加工技術(shù)，1996，4：2-3.

[4]季迪.去毛刺方法及設(shè)備[J].內(nèi)燃機燃油噴射和控制.

2000，1：48-49.endprint

工作液系統(tǒng)的主要參數(shù)：工作液壓力0.1-0.8MPa、工作液槽容量1500mm、主泵流量2.4m3/h、工作液溫度15℃-30℃、工作液pH值6-8。

3.4 專用夾具 由于油泵是一個系列產(chǎn)品，油泵殼體的種類也較多，所以專用電解加工機床上所用的夾具也是專門為某種油泵殼體設(shè)計的，不具有可換性。

電解法去除油泵殼體內(nèi)腔毛刺專用夾具分兩大部分，即陽極部分和陰極部分。工件（陽極）與陰極部分的陰極總成（陰極）的工作示意圖如圖1所示。

陰極棒的形狀與所加工油泵殼體內(nèi)孔形狀相同，如需要修整工件內(nèi)孔的表面粗糙度或去除其它形狀與之不同的孔中毛刺，則只需更換夾具中的陰極總成即可。油泵殼體專用電解加工機床及專用夾具安裝后應(yīng)調(diào)節(jié)工作臺面水平，調(diào)節(jié)門缸單向節(jié)流閥使其下降速度緩慢而均勻并無任何爬行現(xiàn)象。安裝使用時，環(huán)境溫度室內(nèi)15℃-35℃，相對濕度小于90%，且工作場所沒有導(dǎo)電及易爆炸電埃，沒有腐蝕金屬破損絕緣氣體或蒸汽。專用機床及專用夾具工作流程如圖2所示。

油泵殼體專用電解加工機床及專用夾具去除油泵殼體內(nèi)腔毛刺的工藝流程為：裝工件——手動電極——門關(guān)——主缸下——液泵開——短路檢測電路——如短路報警——不短路進行加工——設(shè)定時間到——液泵關(guān)——主缸上——門開——卸工件——電解去毛刺完成。

4 結(jié)論

電解加工主要用于成批生產(chǎn)時對難加工材料和復(fù)雜型面、型腔、異形孔和薄壁零件的加工。而設(shè)計制造的油泵殼體專用電解加工機床及專用夾具，經(jīng)試制、調(diào)試完成后，對油泵殼體內(nèi)腔毛刺的去除效果顯著，經(jīng)檢測，加工后油泵殼體的物理和化學(xué)性能不變，油泵殼體加工后無變形，加工精度高。通過改變夾具中陰極總成的形狀，可以實現(xiàn)對油泵殼體有關(guān)部位進行有選擇的去毛刺及拋光加工，加工時間短，且同一夾具上可裝多個工件同時加工，生產(chǎn)效率得到極大地提高，與傳統(tǒng)的工藝相比，效率可提高10倍以上。工件加工后，用線切割切開泵體抽檢觀察油泵殼體電解處毛刺處理干凈，表面處理光滑，達到工藝要求。

同時，機床調(diào)整方便，工作可靠，非熟練工人也可以進行操作，加工質(zhì)量比手工加工顯著提高。所使用的電極實用可靠，使用壽命長。

參考文獻：

[1]章成軍.電解加工原理[J].現(xiàn)代車用動力，2003（1）：46-48.

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[3]李鐵詳.國內(nèi)去毛刺及表面光整加工技術(shù)狀況[J].組合機床與自動加工技術(shù)，1996，4：2-3.

[4]季迪.去毛刺方法及設(shè)備[J].內(nèi)燃機燃油噴射和控制.

2000，1：48-49.endprint

工作液系統(tǒng)的主要參數(shù)：工作液壓力0.1-0.8MPa、工作液槽容量1500mm、主泵流量2.4m3/h、工作液溫度15℃-30℃、工作液pH值6-8。

3.4 專用夾具 由于油泵是一個系列產(chǎn)品，油泵殼體的種類也較多，所以專用電解加工機床上所用的夾具也是專門為某種油泵殼體設(shè)計的，不具有可換性。

電解法去除油泵殼體內(nèi)腔毛刺專用夾具分兩大部分，即陽極部分和陰極部分。工件（陽極）與陰極部分的陰極總成（陰極）的工作示意圖如圖1所示。

陰極棒的形狀與所加工油泵殼體內(nèi)孔形狀相同，如需要修整工件內(nèi)孔的表面粗糙度或去除其它形狀與之不同的孔中毛刺，則只需更換夾具中的陰極總成即可。油泵殼體專用電解加工機床及專用夾具安裝后應(yīng)調(diào)節(jié)工作臺面水平，調(diào)節(jié)門缸單向節(jié)流閥使其下降速度緩慢而均勻并無任何爬行現(xiàn)象。安裝使用時，環(huán)境溫度室內(nèi)15℃-35℃，相對濕度小于90%，且工作場所沒有導(dǎo)電及易爆炸電埃，沒有腐蝕金屬破損絕緣氣體或蒸汽。專用機床及專用夾具工作流程如圖2所示。

油泵殼體專用電解加工機床及專用夾具去除油泵殼體內(nèi)腔毛刺的工藝流程為：裝工件——手動電極——門關(guān)——主缸下——液泵開——短路檢測電路——如短路報警——不短路進行加工——設(shè)定時間到——液泵關(guān)——主缸上——門開——卸工件——電解去毛刺完成。

4 結(jié)論

電解加工主要用于成批生產(chǎn)時對難加工材料和復(fù)雜型面、型腔、異形孔和薄壁零件的加工。而設(shè)計制造的油泵殼體專用電解加工機床及專用夾具，經(jīng)試制、調(diào)試完成后，對油泵殼體內(nèi)腔毛刺的去除效果顯著，經(jīng)檢測，加工后油泵殼體的物理和化學(xué)性能不變，油泵殼體加工后無變形，加工精度高。通過改變夾具中陰極總成的形狀，可以實現(xiàn)對油泵殼體有關(guān)部位進行有選擇的去毛刺及拋光加工，加工時間短，且同一夾具上可裝多個工件同時加工，生產(chǎn)效率得到極大地提高，與傳統(tǒng)的工藝相比，效率可提高10倍以上。工件加工后，用線切割切開泵體抽檢觀察油泵殼體電解處毛刺處理干凈，表面處理光滑，達到工藝要求。

同時，機床調(diào)整方便，工作可靠，非熟練工人也可以進行操作，加工質(zhì)量比手工加工顯著提高。所使用的電極實用可靠，使用壽命長。

參考文獻：

[1]章成軍.電解加工原理[J].現(xiàn)代車用動力，2003（1）：46-48.

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[3]李鐵詳.國內(nèi)去毛刺及表面光整加工技術(shù)狀況[J].組合機床與自動加工技術(shù)，1996，4：2-3.

[4]季迪.去毛刺方法及設(shè)備[J].內(nèi)燃機燃油噴射和控制.

2000，1：48-49.endprint