大直徑薄壁球形閥芯加工工藝

趙 飛，黃紅耀

（西安航天發動機廠，陜西 西安710100）

0 引言

我國新型液體火箭發動機所采用的煤油隔離閥是一種大型球閥，入口接貯箱，出口接發動機系統，是液氧/煤油發動機的啟動閥門，在箭體加注后、發動機啟動前起隔離燃料的作用。球形閥芯是煤油隔離閥的核心部件。

球形閥芯的圓度和表面粗糙度對閥芯與閥座之間的密封性能至關重要，設計要求閥芯球面的圓度0.01，表面粗糙度Ra0.2，面輪廓度0.015 mm，相對基準A的跳動0.03 mm，精度要求很高，此為加工難點之一；由于煤油隔離閥體積較大，球形閥芯直徑Φ200 mm且為中空結構，鍛件毛坯，殘余應力較大，此為難點之二；另外，閥芯中間通道為錐孔，最大處直徑Φ154 mm，最小處直徑Φ120 mm，在球面Φ164.5 mm直徑處有兩個7°的錐平面，最薄處壁厚僅有5.25 mm，直徑與壁厚比為31.3，屬于典型的薄壁零件的斷續加工，裝夾定位難度很大，加工變形大，中間錐孔加工后材料應力釋放導致的變形，此為難點之三。因此加工存在極大難度，被列入液氧/煤油發動機研制中的關鍵工藝技術進行集智攻關。

1 球形閥芯的設計狀態

1.1 材料

煤油隔離閥的材料為鍛鋁6A02-T6 GB/T3191-1998，其化學成分見表1。室溫力學性能見表2。

表1 化學成分Tab.1 Chemical compositions

1.2 設計技術要求

球形閥芯零件的主要設計要求如下：

1） SΦ200±0.05球面相對于基準A的跳動為0.03 mm，Φ169 mm直徑處的平面相對基準A的垂直度為0.05mm，轉軸處Φ44 mm端面槽底面相對基準A的垂直度為0.03 mm，花鍵中徑相對基準A的跳動為0.02 mm，花鍵的端面相對基準的垂直度0.03 mm；

2） 14°錐孔相對于基準A-B位置度0.07 mm；

3） 14°錐孔直線度 0.05 mm；

4） SΦ200±0.05球面的圓度 0.01 mm，面輪廓度0.015 mm。……