航天器閥體密封結(jié)構(gòu)加工及質(zhì)量控制方法

解宏梅 楊建鋒 倪娜

摘 ?要 ?閥體是各類閥門產(chǎn)品的的關(guān)鍵零件之一，星上用閥門由于氣密性特性的要求，其密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸精度、形位公差及產(chǎn)品表面光潔度的要求很高，制造、檢測(cè)難度較大，產(chǎn)品生產(chǎn)效率低，無(wú)法滿足小批量、快速交付的要求。本為通過(guò)典型閥體密封結(jié)構(gòu)的加工、檢測(cè)工藝技術(shù)研究，解決了閥體密封結(jié)構(gòu)加工、檢驗(yàn)工藝瓶頸，提高了產(chǎn)品研制效率，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞 ?減壓閥;閥體;精密加工;小孔。

引言

由于閥體氣密性特性的要求，閥體密封結(jié)構(gòu)通常為微小圓弧曲線形狀，其結(jié)構(gòu)尺寸小、形狀復(fù)雜，尺寸精度、形位公差及產(chǎn)品表面光潔度的要求很高，利用通用的加工工藝及檢測(cè)方法，存在生產(chǎn)效率低，成品率低，精度一致性差等諸多問(wèn)題，難以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，更無(wú)法滿足產(chǎn)品批量生產(chǎn)的要求。

1 加工工藝性分析

從圖1可以看出，此類結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn)：

（1） 結(jié)構(gòu)尺寸小，剖面一般為曲線結(jié)構(gòu);

（2） 結(jié)構(gòu)特殊，常規(guī)刀具無(wú)法進(jìn)行加工;

（3） 常規(guī)的檢測(cè)工具、方法無(wú)法對(duì)此類結(jié)構(gòu)尺寸、型面進(jìn)行檢測(cè);

（4） 結(jié)構(gòu)表面粗糙度要求較高，基本上介于Ra0.8-Ra0.2之間。

2 加工方法

2.1 傳統(tǒng)加工方法

對(duì)于此類密封結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的加工方式多以采用成型刀進(jìn)行加工，即按照密封結(jié)構(gòu)形狀，制作仿形刀具進(jìn)行加工。

此類方法最大的缺點(diǎn)是密封結(jié)構(gòu)的型面精度完全依靠刀刃部位圓弧型面精度進(jìn)行保證，這對(duì)仿形刀具的制作、維護(hù)及返修提出了很高的要求，通常使用慢走絲加工刀刃外形后還需要很高技能水平的技能人員進(jìn)行圓弧結(jié)構(gòu)刀具的刃磨（以提高加工零件的表面粗糙度），完全依靠工人經(jīng)驗(yàn)，刀具圓弧手工刃磨一致性難以保證，使用這種刀具加工的產(chǎn)品，其質(zhì)量穩(wěn)定性、加工效率和經(jīng)濟(jì)性都很差，無(wú)法滿足批量生產(chǎn)的要求。同時(shí)，運(yùn)用此類刀具進(jìn)行加工，密封結(jié)構(gòu)圓弧處的表面粗糙度一般很難達(dá)到Ra1.6，這給后期密封口的拋光帶來(lái)很大困難，由于粗糙度不足而產(chǎn)生的報(bào)廢率居高不下（20%）。

2.2 改進(jìn)后的加工方法

通過(guò)大量產(chǎn)品試驗(yàn)，目前我們采用改造刀具參數(shù)，閥體密封結(jié)構(gòu)曲線通過(guò)數(shù)控程序加工成型的方法，此方法最大的優(yōu)點(diǎn)在于用數(shù)控插補(bǔ)替代仿形刀具來(lái)保證產(chǎn)品型面精度，同時(shí)減少了刀具制作、降低成本。

2.2.1 兩種方法比較

2.2.2 刀具的選擇及參數(shù)改造

A. 刀具結(jié)構(gòu)改造

刀具選擇普通硬質(zhì)合金車刀，根據(jù)密封結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，線切割改造刀具結(jié)構(gòu)+金剛石砂輪精密刀刃，獲得較高的刀刃表面粗糙度，可大幅提高工件表面粗糙度，這種方法，刀具改造效率高，刃磨不需要很高的技能水平，可操作性強(qiáng)。

B. 刀具參數(shù)

密封圓弧對(duì)圓弧曲線形狀、飽滿度、表面粗糙度要求很高，這就要求圓弧處一次走刀加工完成，而圖2結(jié)構(gòu)中的密封圓弧中間φ1.2小孔制約了刀具的的進(jìn)給量，通過(guò)計(jì)算，我們將刀具副偏角、副后角改造為45°，這樣理論上刀尖可深入小孔0.5mm，完全滿足圓弧與內(nèi)孔的過(guò)度，同時(shí)，為了保證刀尖強(qiáng)度，采用零度前角，很好的解決了此結(jié)構(gòu)的加工;圖2結(jié)構(gòu)中的密封圓弧，通過(guò)計(jì)算，將刀具刀尖角改造為12°，這樣理論上可以一次連續(xù)走刀完成整個(gè)圓弧的加工，避免刀具與圓弧的干涉。

經(jīng)過(guò)以上改造，實(shí)現(xiàn)了一次走刀完成密封圓弧的加工，既保證了圓弧曲線形狀、飽滿度，又避免了多次走刀留下的接刀痕。

C. 加工參數(shù)

由于刀具改造后，采用了較大的車刀角度，在切削過(guò)程中要采用小吃刀量（一般選擇0.1mm以內(nèi)）、小走刀量的工藝參數(shù)（一般選擇2000r/min以內(nèi)）。

2.2.3 應(yīng)用效果

3 產(chǎn)品檢測(cè)方法

閥體密封結(jié)構(gòu)的精度直接影響閥的密封性，也決定了閥體是否合格。由于結(jié)構(gòu)的小型化，密封結(jié)構(gòu)的形狀、位置及表面質(zhì)量檢測(cè)難度很大。

目前，我們所接觸的大部分閥體，密封結(jié)構(gòu)都能夠直接觀察到，因此，可以采用普遍使用的樣板對(duì)比法檢測(cè)其表面粗糙度（顯微鏡下檢測(cè)），而對(duì)于深孔內(nèi)部的密封結(jié)構(gòu)，一般采用深孔內(nèi)窺鏡進(jìn)行檢測(cè)。

對(duì)于其形狀、位置的檢測(cè)具有較大的難度，無(wú)法利用常規(guī)的檢測(cè)手段完成。目前采用的方法是：正式加工前進(jìn)行工藝件的加工試驗(yàn)，三處密封結(jié)構(gòu)加工完成后將工藝件利用慢走絲分中剖切，在萬(wàn)能工具顯微鏡下取點(diǎn)檢測(cè)其位置及形狀尺寸精度，檢測(cè)合格后，利用其確定的工藝參數(shù)及刀具，同時(shí)固定設(shè)備、人員，加工同批次閥體的密封結(jié)構(gòu)，同時(shí)，對(duì)閥體首件及末件產(chǎn)品進(jìn)行剖切檢測(cè)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述加工和檢測(cè)方法，閥體的加工精度、表面質(zhì)量、加工效率及經(jīng)濟(jì)性得到了大幅提高，從加工及檢測(cè)結(jié)果反映出，此工藝方法、裝卡、檢測(cè)方式正確，由于其刀具的通用化，降低了加工者的技能水平要求，為產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)提供了有力保障。

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作者簡(jiǎn)介

解宏梅，女，1970年，高級(jí)工程師，畢業(yè)于中北大學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)，目前從事產(chǎn)品保證工作。