隔膜泵中閥座加工工藝的改進

王 霞，姬小東

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司，遼寧 沈陽 110144)

隔膜泵中閥座加工工藝的改進

王 霞，姬小東

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司，遼寧 沈陽 110144)

閥座是隔膜泵中的主要易損件之一，大約1個月左右就要更換一次。為了提高閥座的生產(chǎn)加工效率，解決設(shè)計改進后新結(jié)構(gòu)閥座的加工難點，對閥座的傳統(tǒng)加工工藝進行了改進，把傳統(tǒng)工藝中的磨削加工改為車削加工，大大的縮短了生產(chǎn)周期、提高了加工效率、降低了生產(chǎn)成本、提高了產(chǎn)品精度及表面質(zhì)量。

閥座； 加工工藝； 車削加工； 磨削加工

0 前言

隔膜泵是一種固- 液兩相介質(zhì)輸送的關(guān)鍵設(shè)備，主要應(yīng)用于大型石化和煤化工等領(lǐng)域，也是冶金、建材等行業(yè)的重要配套設(shè)備。隔膜泵中有幾大易損件，其中閥座是隔膜泵的主要易損件之一，以某公司生產(chǎn)的隔膜泵為例，閥座壽命約為800～1000 h，而泵的壽命約為15年，這就是說一臺SGMB系列的泵整個壽命周期內(nèi)需要1440個閥座，一臺DGMB系列的泵整個壽命周期內(nèi)需要1080個閥座，需要更換大約180次。所以說閥座的生產(chǎn)批量非常大，為了提高閥座的加工效率，及對設(shè)計改進后新結(jié)構(gòu)閥座的加工，則需要對閥座的傳統(tǒng)工藝進行改進。

1 閥座的結(jié)構(gòu)形式

閥座主要有兩種結(jié)構(gòu)形式，圖1為傳統(tǒng)的閥座、圖2為設(shè)計改進后新結(jié)構(gòu)形式的閥座。新結(jié)構(gòu)的閥座由于中間增加了筋及磨削設(shè)備的限制，里孔用傳統(tǒng)的加工方法根本無法實現(xiàn)。

圖1 傳統(tǒng)閥座

圖2 改進設(shè)計后的閥座

2 閥座的傳統(tǒng)加工工藝

閥座的性能要求比較高，材質(zhì)為20CrMnTi，滲碳淬火深度5～5.5 mm，硬度55-60HRC，1∶6錐面及55°錐面及圖2中Φ31孔要求光潔度Ra0.8。按傳統(tǒng)的加工工藝，硬度在40HRC以上及表面光潔度為Ra1.6以上需要進行磨削加工。閥座的傳統(tǒng)加工工藝如下：

鍛件毛坯——粗車——預(yù)備熱處理——半精車——熱處理滲碳——精車不需淬火部——熱處理淬火——磨(端面、里孔、外圓及55°錐面)——62車床修各處的圓角。在磨削工序中要涉及到的設(shè)備有內(nèi)圓磨、平面磨、外圓磨和工具磨。

3 先進加工工藝(以車代磨)

對于圖1可以用磨削的加工方式使表面達到Ra0.8，但要占用4臺磨床且加工效率底。對于圖2中的Φ31的小孔由于磨削設(shè)備的限制根本無法加工，通過討論研究用車削的方法來加工，車削加工可以解決圖2中Φ31的小孔難加工的問題，并且在一次裝卡中可同時加工端面、外圓和里孔，可以提高加工效率。

改進后的工藝為：鍛件毛坯——粗車——預(yù)備熱處理——半精車——熱處理滲碳——精車不需淬火部——熱處理淬火——數(shù)控車(對于圖1先卡左端，把右端面及里孔車成，調(diào)個把端面及外圓和55°錐面車成。對于圖2先卡左端，把右端面及Φ31的小孔車成，調(diào)個上工裝胎具，胎具與Φ31的小孔配合裝卡，然后把端面、外圓及55°錐面車成)。

4 以車代磨工藝可行性分析

以車代磨就是用車削的工藝方法，達到磨削加工工藝后的表面粗糙度和精度。

磨削加工從本質(zhì)上講也是一種切削，砂輪表面上的每個磨粒，可以近似看成一個微小的刀齒，突出的磨粒尖棱，可以認為是微小的切削刃。磨削時，磨粒的微刃在工件表面上切下微細切屑，同時在適當(dāng)?shù)哪ハ鲏毫ο?，借助半鈍狀態(tài)的微刃，對工件表面產(chǎn)生摩擦拋光作用，從而獲得高的精度和小的表面粗糙度[1]。

圖3 磨粒的微刃

在傳統(tǒng)的磨削工藝中，磨削閥座采用粒度為60#的黑碳化硅砂輪，它是以硅石和石油焦炭為原料，在電阻爐內(nèi)經(jīng)高溫冶煉而成。它的硬度僅次于金剛石和碳化硼，性脆而鋒利。

車削過成實際是靠刀具前刀面的推擠滑移成為切屑的。在車削過成中要達到磨削的效果，首先，刀具要選擇正確，要求硬度高、耐磨的刀具。其次，機床系統(tǒng)必須要有足夠的系統(tǒng)鋼性、精度和高的轉(zhuǎn)速。機床精度決定工件精度，機床轉(zhuǎn)速決定工件切削時的切削速度。最后，切削時切削參數(shù)的選擇對粗糙度的影響也非常大，需要高切削速度和小的進給。高的切削速度是保證光潔度的重要原因之一，切削速度高，前刀面上的摩擦系數(shù)小，切屑底層處于微熔狀態(tài)，形成了潤滑膜，使切削輕快，表面光潔度好。小進給也是保證粗糙度的一個重要因素。

4.1 加工刀具的選擇

通過查閱資料，聚晶立方氮化硼(PCBN)具有高硬度和極好的熱穩(wěn)定性，切削溫度可達1300 ℃，主要適用于加工45- 65HRC的淬硬鋼，并能得到良好的表面質(zhì)量。且PCBN刀具用于以車代磨有很多成功的例子，如汽車、摩托車齒輪孔的加工，此類零件材料一般為20CrMnTi，滲碳淬火，表面硬度為60～62HRC，運用PCBN刀具車削后齒輪孔精度為IT6，表面粗糙度Ra≤0.8 μm[2]。

立方氮化硼(CBN)是在1957年由美國的R.H.溫托夫首先研制成功的，至今尚未發(fā)現(xiàn)天然的立方氮化硼。它的硬度為HV8000～9000僅次于金剛石，具有良好的導(dǎo)熱性、抗氧化性和與鐵的化學(xué)惰性。但在1000 ℃將與水發(fā)生反應(yīng)，生成硼酸和氨，故在切削時適合于干切削。

雖然CBN具有良好的性能，但CBN是在高溫條件下實現(xiàn)的，受加工設(shè)備和技術(shù)的限制很難得到大顆粒的CBN,CBN單晶顆粒大小一般在0.5 mm以下，最大不超過3 mm，不適合于工具使用，直到20世紀70年代才研制成功作為切削刀具的CBN燒結(jié)體—聚晶立方氮化硼(PCBN)。

聚晶立方氮化硼是采用立方氮化硼微粉加少量粘結(jié)劑，在超高壓高溫狀態(tài)下燒結(jié)而成的超硬材料，它具有高的硬度,好的熱穩(wěn)定性,好的導(dǎo)熱性和耐磨性。良好的導(dǎo)熱性、低的摩擦系數(shù)和優(yōu)良的抗粘結(jié)能力，有利于加工表面質(zhì)量的提高。高的硬度和耐磨性，提高了生產(chǎn)效率。聚晶立方氮化硼刀具適合于黑色金屬的加工，但不適于較軟黑色金屬的加工。

4.2 加工機床的選擇

硬態(tài)車削和非淬火鋼車削相比，切削力增加30～100%，切削功率增加1.5～2倍，所以硬態(tài)車削對機床有更高的要求，機床應(yīng)具有高剛度、高轉(zhuǎn)速、大功率等特點[3]。由這點選用了機床性能比較好的CNC車床(CKA6763，機床轉(zhuǎn)速為42～1000 r/min，功率為11 kW)。

4.3 切削參數(shù)的確定

用PCBN刀具以車代磨，切削用量選擇是否合理，對硬車削影響很大。硬車削精加工常用范圍：切削速度100～150 m/min，切深0.1～0.3 mm，進給量0.025～0.25 mm/r，具體根據(jù)表面粗糙度數(shù)值和生產(chǎn)率要求而定。

根據(jù)PCBN刀具推薦的切削參數(shù)，選用了河南富耐特的PCBN80°菱形刀片CNMN120408和CNMN120404刀片，主切削刃后角為0°、刀尖圓角半徑為0.8 mm和0.4 mm的刀片，在切削

Φ31孔時為了減少震動選擇刀尖圓角半徑為0.4 mm的刀片。為了使切削輕快和副切削刃對工件粗糙度的影響選擇主切削刃為95°，副切削刃為5°的刀具。根據(jù)零件、機床的情況和刀具推薦的參數(shù)，切削時切削參數(shù)選擇為ap=0.25 mm，f=0.1 mm，v=120 m/min。

通過以上的分析，閥座加工工藝改進具有可行性。并且選用的機床、刀具都能滿足以車代磨的要求。

5 結(jié)論

通過實踐加工證明，工藝改進后所加工的產(chǎn)品通過測量，精度、光潔度完全符合圖紙的技術(shù)要求。改進后的加工工藝把四道磨序和一道車序合并為一道數(shù)控車工序，提高了加工效率，降低了生產(chǎn)成本。

[1] 鄧文英，宋力宏.金屬工藝學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2] 張念淮.超硬PCBN切削刀具的應(yīng)用[J].機械制造與自動化，2008，37(4)：83-84，90.

[3] 馬廣勇.硬態(tài)車削的實際應(yīng)用[J].山東農(nóng)機，2001，(2)：14.

云南鑄軋超薄鋁箔工藝填補世界技術(shù)空白

云南浩鑫鋁箔有限公司開發(fā)的鑄軋坯料生產(chǎn)0.0045 mm鋁箔實現(xiàn)批量生產(chǎn)，突破了國際上只能用熱軋坯料生產(chǎn)0.005 mm以下鋁箔的傳統(tǒng)工藝路線，改變了國內(nèi)超薄鋁箔全部依賴進口的局面，云南又在世界工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域填補了一項空白。

這項被中國有色金屬行業(yè)協(xié)會評為“世界首創(chuàng)，國際領(lǐng)先”的超薄鋁箔生產(chǎn)工藝，具有工藝流程短、能耗小、成本低、環(huán)境友好的顯著特點，此項工藝包含了0.005 mm以下厚度超薄鋁箔穩(wěn)定性生產(chǎn)的爐底連續(xù)低吹高純N2技術(shù)、合金窄幅控制技術(shù)、鑄咀分流裝置結(jié)構(gòu)、軋制油清潔技術(shù)和退火技術(shù)5項專利技術(shù)。

ImprovementofProcessingTechnologyMethodofValveSeatinDiaphragmPump

WANG Xia， JI Xiao-dong
(NFC (Shenyang) Metallurgical Machinery Co., Ltd. Shenyang 110141, China)

Valve seat is one of the most vulnerable parts of diaphragm pump, sometimes changed once a month. In order to improve production efficiency of valve seat, solve the processing difficulties of improved structure, the paper improves traditional machining method of valve seat, changes grinding cutting into lathe cutting, greatly shortens production cycle, improves processing efficiency, reduces production cost, improves product precision and surface quality.

valve seat； processing technology； lathe cutting； grinding cutting

2014-01-22

王 霞(1981-)，女，甘肅定西人，工程師，工程碩士，主要從事機加工藝及數(shù)控工藝的設(shè)計工作。

姬小東(1979-)，男，陜西子長人，工程師，大學(xué)本科，主要從事隔膜泵產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)工作，現(xiàn)任中國有色(沈陽)泵業(yè)有限公司設(shè)計研究所設(shè)計室室主任。

TH323

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1003-8884(2014)04-0047-03