气动葫芦手持换向阀阀体制造工艺研究.pdf

Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ．7 ． 2 01 1 气动葫芦手持换向阀阀体制造工艺研究 杨 明松 涂婷婷 彭 巍 1 ． 三峡大学机械与材料学院 ， 湖北宜昌4 4 3 0 0 2 ； 2 ． 三峡大学水利与环境学院 ， 湖北宜 昌4 4 3 0 0 2 摘要 由于气 动葫芦手持换 向阀阀体具有 内孔精度高 ， 阀芯与阀孔 同心度要求高 ， 外 形复杂， 气密性要求高等特点 ， 本 文对 0 ． 2 5 t 气 动 葫芦手持换 向阀 阀体运用砂型铸造和机加工相结合的方 法 ， 制定出一套完整的制造工艺方案 。 这对其他气动葫芦手持换向阀阀体的加 工工艺优化 、 加 工成本 的降低 和效率 的提高都具有实际性指导意义 。 关键词 气 动葫芦 ； 换 向阀阀体 ； 制造工艺 中图分类号 T H1 3 8 ． 5 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 1 0 7 0 0 1 3 0 3 Re s e a r c h o n M a n u f a c t u r i n g Pr oc e s s o f Ha n d h e l d Pne u ma t i c Ho i s t V a l v e Y ANG Mi n g - s o n g T U T i n g - t i n g P ENG We i 1 ． C o l l e g e o f Me c h a n i c a l M a t e r i a l ； 2 ． C o l l e g e o f H y d r a u l i c E n v i r o n me n t a l E n g i n e e r i n g ， T h r e e G o r g e s U n i v e r s i t y ，Y i c h a n g 44 3 0 0 2 ，C h i n a Ab s t r a c t Be c a u s e o f h a n d h e l d p n e u ma t i c h o i s t v alv e b o d y h a s t h e c h a r a c t e ri s t i c s s u c h a s h i g h p r e c i s i o n b o r e ， h i g h r e q u i r e me n t s o f c o n c e n t r i c i t y ，c o m p l e x s h a p e ， d e m a n d i n g a i r t i g h t n e s s c a s t i n g s a n d h o l e a n d e t c ． ， i t s m a n u f a c t u ri n g t e c h n o l o g y i s n o t e a s y ． Ac c o r d i n g l y ， t h i s p a p e r d r a ws o u t a c o mp l e t e ma n u f a c t u ri n g p r o c e s s o f h a n d- h e l d p n e u ma t i c h o i s t v a l v e b o d y o f 2 ． 5 t o n s b y a p p l y i n g t h e c o mb i n a t i o n o f s a n d c a s t i n g a n d ma c h i n i n g me t h o d s ， w h i c h h a s s o me p r a c t i c al g u i d i n g s i g n i fi c a n c e f o r o t h e r h a n d h e l d p n e u ma t i c h o i s t v alv e b o d y t o o p t i mi z e p r o c e s s e s ， i mp r o v e e ffic i e n c y a n d r e d u c e c o s t s i n t h e i r ma c h i n i n g p r o c e s s ． Ke y W o r d p n e u ma t i c h o i s t ； v a l v e b o d y； ma n u f a c t u ri n g p roc e s s O 前言 在气动葫芦的操作过程中， 动力 阀组装置 、 气动马 达装置 、 减速器装置 、 制动装置等关键部件的性能好坏 直接影响到气动葫芦整机的工作性能[ 1 J 。而在这些关键 部件 中，又以动力阀组 中的换 向阀阀体 的加工工艺最 为复杂。阀体是换 向阀的重要组件之一 ， 所以改善阀体 的制造工艺 ， 提高阀体的机械性能 ， 就可以提高气动葫 芦整机的工作寿命 和安全性能圈 。本文根据 0 ． 2 5 t 气动 葫芦手持换 向阀阀体零件的结构特点 ，讨论 实现气动 葫芦手持换向阀阀体的完整加工工艺过程。 1 阀体结构特点分析 气动葫芦手持换 向阀阀体结构如 图 1 所示 。它上 面分布有进气孔 、 出气孔 、 排气孔 、 工艺孔等孔道。它的 外形是根据人体 、机械和环境三者间的相互协调性 而 设计 。 体现了人机工程在手持换 向阀设计 中的应用 。 但 这种设计造成阀体外形结构复杂 ．对制造工艺带来 了 困难。由于阀体 的外表面粗糙度要求低 ， 从经济性角度 收稿 日期 2 0 1 0 1 2 2 2 作者简介 杨明松 1 9 8 6 一 ， 男 。 三峡 大学在读硕 士研究生 ， 研究方 向为液 压与气动技术 。 出发 ， 不易采用多坐标数控加工机床 ， 采用传统的砂型 铸造 即可 ， 另外 ， 阀体 的内孔精度高 ， 阀芯与阀孔同心 度要求 高 ， 外 形复杂 ， 气密性 要求高[ 3 】 ， 在机加工 过程 中， 必须设计专用的夹具来保证制造孔精度。 左 出 气孔 图 l 气动葫芦手持换 向阀阀体结构 2 阀体毛坯铸造工艺设计 2 ． 1 铸造工艺方案的选择 1 造型方法的选择。气动葫芦手持换向阀阀体为 大批量生产 ， 且外形结构复杂 ， 为 了节约时间 、 劳动力 1 3 液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 1 1年 第 7期 和资金， 因此采用木模进行手工砂箱造型。 2 铸型种类 的选择。气动葫芦手持换 向阀阀体属 于小型厚壁铸件 ， 为防止铸件浇注时产生砂孔 ， 选择表 面湿 型造 型 。 3 浇注位置的选择。 阀体的浇注位置如图 2所示。 J - _ 一 1 l l J 半 图 2 体 浇 注位 置 方案 I 两薄壁放在下砂箱 ， 容易浇满 ， 但 A面是 该零件的加工表面 ， 表面质量要求较高 ， 若将 A平面朝 上质量不易保证。 方案 Ⅱ 加工平面 A在下砂箱 ， 质量容易保证 ， 但 是两薄壁在上砂箱 ，铸件很难实现 自下而上的顺序凝 固 。 综合 以上的分析 ， 方案 I较好 ， A平面采取适 当增 加加工余量 的措施来确保其质量要求 。 4 分 型 面选择 。 阀体分型面选择如图 3所示。 图 3阀体 分 型 面 阀体分型面方案 I和方案 Ⅱ的方法基本相 同， 所 不同的是两个分型面的位置不同 ，方案 1的分型面在 阀体的非关键部分 ，铸造产生 的飞边不会影响铸件的 质量 ， 而方案 Ⅱ的分型面在 阀体主体的侧面上 ， 铸造后 产生的飞边影响铸件的质量。因此方案 I为最佳方案。 2 ． 2工艺参数的确定 1 铸件精度等级。根据气动葫芦手持换 向阀的产 量 ， 阀体采用手工造型生产 ， 其铸造精度为 C T 1 2 。 2 机械加工余量。阀体的铸造精度为 C T 1 2 ， 查有 关表格规定可得。 3 起模斜度。阀体的两侧面为非加工表面且不与 其它部件接触 ， 故起模斜度可按减少铸件厚度法确定 。 阀体所用模具为木模 ， 上模起模斜度 a l ～ 1 ． 5 ， a 1 。 3 0 ～ 2 o 3 0 下模起模斜度为 a 1 ． 5 ～ 2 ， 1 。 ～ l 。 3 0 。 4 模样分型负数 。阀体的造型种类为表面湿型 ， 查有关表格规定分型负数 a l 。 1 4 5 热处理。铸件在 2 9 0 ～ 3 1 0 。 C温度下进行时效处 理 ， 以消除铸造应力 ， 防止铸件加工后变形 。 2 ． 3浇注 系统设 计 1 浇注系统形式选择 。 阀体浇注系统结构示意图如图 4所示 。 图 4 体 浇 注 糸 统 结构 不 恿 图 内浇 口 此铸件为铝合金材料 ， 为了使 充型平稳 ， 内浇道个数一般较多 ， 考虑到该 阀体为小型铸件 ， 可设 两个内浇 口， 形状为扁梯形。 横浇口 横浇 口选择高梯形截面 。 可以避免引起紊 流 ， 挡渣作用较好。也可以选取缓流式和浇 口， 则效果 更好 。 直 浇 口直浇 口为 圆锥形 ，其上 部 为漏 斗 形 外 浇 口 。 2 浇注系统断面 比例。 铸件材料为铝合金 。 考虑到铝合金材料易氧化 ， 且 要求金属液流动平稳 ， 所 以采用缓流封闭式浇注系统 。 浇注时浇注系统呈充满状态 ， 横浇道截 面积最 大， 横浇 道中液流线速度小 ，有利于渣滓上浮 ，因此挡渣作用 好 。浇注系统示意图见图 5 。 图5浇 注 系 统 恿 幽 3 阀体机械加工工艺设计 3 ． 1 零件 结构 工艺分 析 根据 0 ． 2 5 t 气动葫芦手持换向阀阀体零件图 见 图 6 可知 ． 该视 图正确 、 完整 ， 尺寸 、 公差及技术 要求齐 全 阀孔 6 H7和 8 H 7为配合孔 ， 表面粗糙度值要 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ No ． 7 ． 2 0 1 1 求 R 。 1 ． n ， 需要进行铰孑 L ； 阀体零件两 表面的加工难 度较低 ， 采用粗精铣加工即可达到要求。根据零件的技 术要求 ， 其 4,6 H 7和 8 H 7孑 L 的同轴度达 4 , 0 ． O 0 8 m m， 因此在加工时需设计专用夹具 ； 阀体 内部通气孔的表面 粗糙度精度较低 ， 阀孔之间的垂直精度为 0 ． 0 4 m m， 需要 设计专用钻床夹具来保证加工精度 ； 对于螺钉孔和方形 槽的加工 ． 采用普通的加工方法即可达到加工要求。 『 4 - 1 ． I 川l ， |L D 3 旦 ． 土 5 一 1 0 图 6 3 ． 2阀体机 加 工工 艺方 案 根据 阀体零件 的结构特点 ，现按照 “ 先粗后精 ” 、 “ 先主后次” 、 “ 先 面后孑 L ” 、 “ 基准先行 ” 的原则 ， 初步拟 定两种机加工工艺方案 ， 见表 1 。 方案 I与方案 Ⅱ的主要区别在于铣端面时 ，工序 的划分不同。方案 I粗精加工划分了明确的加工阶段 ， 采取 以两端面互为基 准的原则来进行端 面的铣 削 ， 两 个端面的尺寸精度 、 位置精度 、 形状精度都能达到很高 要求 。 但工序相对分散 ， 不符合现代生产的要求 。对 于 该 阀体零件来说 ，在加工过程中只需保证两个端面的 垂直度要求 即可 ，并不需要很高的尺寸精度和形状精 度 ．因此方案 Ⅱ即满足工序集中的要求也满足两端面 垂直度的要求。 4 结论 1 根据对阀体零件结构特点 以及经济性等综合 性分析 。 提 出采用铝合金砂型铸造来铸造阀体毛坯 。 2 仔 细分析了 0 ． 2 5 t 气动葫芦手持换 向阀阀体零 件结构的特点 ， 提出了合理的机加工工艺方案。 3 对其它气动葫芦手持换向阀阀体的制造 ， 提供 了很好的指导性文件 。 表 1 机加工工艺方案 参 考 文 献 【 1 】 K y n e ， Ma r t y n e ． T h e p o w e r o f a i r P n e u m a t i c h o i s t s o ff e r s o m e u n i q u e a t t r i b u t e s[ J ] ． F o u n d r y T r a d e J o u rna l ， 2 0 0 4 5 ． 【 2 】 刘伟杰． 液压机构精 密级 阀芯 的加工工艺研究与探讨[ J ] ． 工 艺 与检测。 2 0 1 0 6 ． [ 3 ] 沈 健 ． 液 压 、 气 动 阀阀 体 的电 化学 去 毛 刺 [ J ] ． 液 压 与气 动 ， 1 9 9 8 3 ． 【 4 】 张福润 ， 徐鸿本 ， 刘延林． 机械 制造技术 基础[ M】 ． 武汉 华 中科 技大学 出版社 ． 2 0 0 0 ． 【 5 】 曲卫涛． 铸 造工艺学【 M 】 ． 西安 西北工业 大学 出版社 ， 1 9 9 4 ． 【 6 】 李 云． 机械制造工艺及设备设计指导手册【 M】 ． 北京 机械工业 出版社． 1 9 9 7 ． 1 5