錐孔滾壓頭的開發設計

王學中,何寶義,王建國

(寶雞航天動力泵業有限公司,陜西寶雞,72100)

0 引言

泥漿泵液力端泵頭1：6錐孔的加工，公司一直采用在鏜床上鏜孔后先粗絞、再精絞的工藝方法來完成的，因泵頭材質為35CrMo合金鋼，并經鍛造、調質處理（調質硬度HB240~284），較難加工，并且錐孔孔徑大（大頭φ158）絞削量也大，加工中精絞刀磨損過快，一把精絞刀加工6-7個孔就會出現錐孔表面粗糙度嚴重下降（只能達到Ra6.3μm），使表面精度達不到圖紙要求（圖紙要求Ra1.6μm），故需頻繁更換絞刀，而定做一把絞刀需要3200元，費用很大。在與閥座組裝并經紅丹粉配研檢查發現，錐度配合面精度也較差，有效接觸面積只有30%右左，達不到圖紙55%的接觸面積要求。經分析認為，泵在工作中，泵頭內腔產生的24MP的高壓及介質長時間腐蝕，使高壓介質逐步滲透到閥座孔表面產生剌蝕，所以泵頭錐孔表面精度差及硬度低是造成泵頭錐孔剌蝕而報廢的主要原因（見圖1）。

1 滾壓頭的調研和開發

1.1 針對以上存在的問題，我們設想一種簡易滾壓頭，通過粗絞后直接滾壓代替精鉸，既滿足圖紙錐面精度要求，又可提高錐面硬度，起到耐磨和抗腐蝕的作用和效果，并能降低加工成本，徹底解決用戶反饋的泵頭閥座孔剌蝕報廢的問題。

1.2 通過查閱相關滾壓加工的技術資料，并與一線有經驗技師共同探討，認為金屬材料經過表面滾壓冷作硬化后，可大幅度的降低粗造度，提高表面精度和硬度，并進而提高抗刺蝕能力從而廷長泵頭的使用壽命。

1.3 通過外部了解，國內有許多生產滾壓頭的專業廠家，但多為園柱滾壓頭，且價格較高，而我們公司泵頭滾壓的是錐孔，需定做，周期長價格貴。因此，我們決定參考園柱滾壓頭的結構形式，自行設計一種簡易滾壓頭來保證泵頭質量。

2 滾壓頭的設計和實施效果

2.1 通過查閱相關技術資料和所加工的泵頭材料及錐孔精度，設計了一套滾壓頭工具（如圖二），所設計的滾壓頭由壓頭體、保持架、滾柱、套、平鍵、擋圈和擋板組成。其結構和工作原理是在滾壓體小端裝一外錐套，內孔靠平鍵聯接，可承載大的扭矩，外錐與泵頭錐度一致，由保持架、滾柱、擋圈，擋板組裝為一體，使用時裝于鏜床專用刀桿上涂油后實施滾壓，滾壓時加機柴油（按3：7配制）進行沖洗滾柱，通過滾壓將錐套外錐上的錐度通過滾柱自轉和公轉傳遞給泵頭錐孔上實施滾壓。

（圖一）

（圖二）

2.2 在剛開始實際滾壓中，效果并不是很好，經分析我們認為滾壓頭存在兩個主要問題，一是個別滾柱在工作中不自轉，二是滾柱硬度不夠高，造成滾壓效果不穩定，壽命短。真對這些問題，我們對滾壓頭進行了改進，并將原滾柱材料45#鋼更改為Cr15材料，淬火硬度提高到HRC59-64，保持架的材質由灰鐵換為黃銅，減小其與滾柱的磨擦力，在改后的滾壓實施中，效果較好，很好的解決了以上出現的兩個問題，在后期的滾壓過程中，通過有效控制滾壓量及滾壓轉速，終于達到并超過了預期效果，為錐孔滾壓工藝積累了一些寶貴的經驗。

2.3 效果檢查：

通過滾壓工具的設計，并在生產使用過程中有效證明,該工具使用方便，效果好，成本低并經久耐用，滾壓過的錐表面完全可滿足圖紙要求。經對泵頭錐孔的檢驗，其表面粗糙度達到Ra0.8μm，表面晶粒細化且顯微硬度在原基礎上可提高30%以上，耐磨性提高50%以上，耐蝕性提高30%以上，泵頭使用壽命整體提高二倍以上，得到了公司領導和用戶的首肯和表揚。

3 結語

通過此次錐孔滾壓頭的開發設計，較好的解決了因泵頭錐孔加工精度差而引起泵頭剌蝕報廢的問題，使泵頭使用壽命得到了成倍的提高，滿足了用戶用泵的生產需要，另外也降低了生產運行成本，減少了閥座、閥膠皮等備品備件的更換頻次，同時在同類型錐孔加工中有很好的示范和推廣的應用價值。

參考文獻

[1] 劉鴻文，材料力學 北京。高等教育出版社2004

[2] 崔中圻主編、金屬學與熱處理 北京：機械工業出版社1996

[3] 鄭修本主編、機械制造工藝學 北京：機械工業出版社1996