活門骨架空心尺寸的加工及檢測

南京機電液壓工程研究中心 （江蘇 211106） 張文麗

航空環控壓調系統中有很多活門類產品，其中某重點型號排氣活門中的活門骨架是個難加工件，在我中心科研生產實踐中很常見。它是一種材料為J15500的鐵鎳系軟磁合金，其結構如圖1所示，利用我中心現有的加工設備，積極探索出加工該類零件較好的工藝方案及其尺寸的檢測方法。

圖 1

1. 骨架結構特點及加工難點

該活門骨架為鐵鎳系軟磁合金，這種合金材料比較軟，有較好的防銹性能和冷加工切磨削性能。該零件形狀結構小、尺寸精度高，特別是1mm、10.2mm、11±0.01mm和15.2mm均以φ14mm孔的圓心為設計基準，這些尺寸的加工和計量檢測有很大的技術難度；尺寸保證不好，導致裝配時轉子與成對的兩骨架左右繞組間隙大、磁通路不穩定而漏磁現象嚴重，影響產品整體使用性能。設計圖樣要求骨架要成對加工，并做好配對標記；在成對的兩個零件割開后，去除余量較大，極易產生變形。

2. 骨架工藝方案分析

毛坯選用棒料，采用先粗后精的工藝方案，制定總體流程大致如下：

毛坯→粗銑→粗磨→坐標磨→研基準孔→精磨→線切割→工具磨。

粗銑粗磨：銑出大致六方輪廓及內孔，粗磨六方。

坐標磨和研孔：以已磨端面為準，坐標磨和研磨基準孔。

精磨：以基準孔為準，平磨四面。

線切割：割圖1中A－B、C－D、E－F三段等，并留0.1mm工具磨余量；成對的兩件割開后，做好配對記錄。

工具磨：磨圖1中A－B、C－D、E－F三段達圖，要求質檢員到現場跟檢。

3. 萬能工具磨床上加工步驟

骨架在萬能工具磨床上具體加工步驟如下：

（1）確定加工余量 質檢員在工作臺上用專用對比量規（見圖2）并配合專用心軸（見圖3）作為尺寸樣板測量每個工件A－B、C－D和E－F段以φ14mm孔圓心為設計基準的尺寸實際加工余量，并對每個加工余量在記錄本上做好詳細的記錄，在工件上用彩筆做好對應標記。

（2）工件裝夾和找正 將工件放在工具磨床工作臺上，用小虎鉗夾端面固定，用杠桿千分表將其中的一側面找正拉直，將專用心軸（見圖3）放在φ14mm圓上，用杠桿千分表找正心軸以找正內孔，保證跳動量在0.002mm以內。兩件割開后φ14mm孔的實際圓弧段很小，很難直接找正φ14mm圓心。

圖2 對比量規

圖3 專用心軸

（3）工具磨床上加工A－B、C－D和E－F段參照所記錄的每個工件加工余量，磨削圖1中零件A－B、C－D和E－F段到圖樣尺寸要求。

（4）檢驗尺寸是否加工到位 用專用對比量規對照檢驗A－B、C－D和E－F段尺寸是否滿足圖樣尺寸要求，如不滿足要求則重復以上的步驟，直到尺寸滿足為止。

4. 檢測量具的設計

對比量規的工作尺寸為 L＋R

零件尺寸的公差帶 δ＝b－a

量規的制造公差，即量規制造時所應標注的尺寸為：

新制量規：Lx＝（L＋R）±10%（±5%）×δ

磨損量規：Lm＝（L＋R）±8%×δ

圖2所示尺寸均是按新制量規的公差計算給定，專用心軸和對比量規通過計量室三坐標檢測儀檢測尺寸均滿足圖樣設計要求。當對比量規重復使用時，工作面通過計量檢測所磨損后的尺寸在磨損量規公差范圍內時，仍視為合格量規。其中φ14mm孔在割開前尺寸控制在φ14.01mm，而心軸尺寸為φ（14.01±0.001）mm，故對比量規的尺寸公差可忽略此孔和軸的配合公差。因加工和測量尺寸多，設計圖2這種組合量規可避免使用的檢具和標準量塊太多，積累的誤差大、效率低、很難保證產品的質量等缺點，操作和使用起來比較方便。

測量時將對比量規和工件放在工作臺上，將心軸與工件中基準孔φ14mm配合，用杠桿千分表來找正心軸上端母線高度尺寸和對比量塊上端面進行比較，以對比量塊上端面為零平面，兩者之差Δh（有正負之分，設千分表以工件尺寸向下偏置為正）即為此件工件的中心高度誤差；然后用對比量規作為尺寸樣板來確定磨削量：量規上所測尺寸高度設為h0，骨架上對應的尺寸高度設為h，則每個尺寸上磨削加工余量為h +Δh – h0；質檢員檢驗所加工的尺寸是否合格時，先將對比量規上對應尺寸高度用杠桿千分表設為零平面，再測量零件上對應尺寸，杠桿千分表的偏置為Δh＋（b－a）時加工尺寸為合格。否則再次測量工件每個尺寸加工余量，磨削后直至尺寸合格為止。

5. 結語

經過近年來多批次加工實踐表明，該方法加工出來的零件尺寸保證好，在很大程度上減小了零件變形，表面粗糙度值和平面度有很大的改善；以φ14mm孔圓心為設計基準的尺寸都進行了有效的計量檢測，能更好地滿足設計圖樣要求，解決了這種設計基準的尺寸難以加工和測量的難題，也解決了產品因裝配間隙大而漏磁的現象，較好地保證了產品的性能和質量，生產效率高且質量穩定。