活門偶件配套方法

■ 西安航空動力控制公司 （陜西 710077） 張大偉 趙興龍 趙小鋒 張 晶

活門偶件配套方法

■ 西安航空動力控制公司 （陜西 710077） 張大偉 趙興龍 趙小鋒 張 晶

研究活門偶件常見的技術條件，對配套工藝進行分析，找到一種新的配套方法，降低了加工難度和勞動強度，加工成本低且測量方法簡單、可靠，活門偶件一次配套合格率大幅提高。

在機械產品中，活門偶件是指互相配合且要求很高的軸套配合件。在航空發動機燃油調節器中，活門偶件作為產品性能件，起著至關重要的作用，在配套時只能靠選配方式來進行，幾乎沒有互換性，一個活門只能對應一個襯套。航空航天用的精密活門偶件所要求的尺寸精度、圓度、間隙精度都達到微米級，可以說配套難度相當大。為此，我們尋找出一種新的配套方法，可以實現活門偶件的局部互換性，提高了配套合格率及效率，降低了加工難度。

1. 零件分析

以某燃油分布器活門為例，分析活門與襯套在加工中出現的問題及影響到的各尺寸及形位公差。零件設計圖如圖1所示，研磨φ12mm保證間隙0.010～0.014mm，表面粗糙度值Ra≤0.1μm。

圖1 某產品燃油活門設計圖

此活門偶件間隙為0.010～0.014mm，在配套時通常采用的是基軸制原則，即在活門與襯套單件加工時給定活門外圓尺寸為φ12.014+0-0.011mm ， 圓 柱 度0.002mm，表面粗糙度值Ra=0.1μm；襯套內孔先加工至φ11.98+0.022+0mm，表面粗糙度值Ra=0.2μm，留余量在組件中加工。在組件中采用以給定的活門外圓尺寸作為基軸制，加工襯套內孔保證配套間隙，采用研磨加工來進行配套，在研磨內孔前，先量出每件活門的實際尺寸并記錄，根據每件活門外圓的實際尺寸值來研磨襯套內孔，以保證間隙0.010～0.014mm。這樣加工，也是可以配套出符合設計圖要求的活門偶件的，但是根據活門外圓尺寸批量研磨襯套內孔的配套方法有以下3個弊端：①配套出的活門偶件是唯一的，也就是說在一批活門偶件里，一個活門對應一個襯套，不具有互換性。②間隙公差只有0.004mm，無形中把襯套內孔公差加嚴，增加配套難度，而且易造成超差品。③在大批量生產中，增加勞動強度，加工效率低。因此，必須尋找出一種更好的配套方法來提高活門偶件一次配套合格率。

2. 活門偶件常見的技術條件及分類

活門偶件中，活門與襯套之間在幾微米甚至更小的間隙情況下工作，同時要求運動靈活，這對活門與襯套的配套要求非常高，不但要保證活門內孔與襯套外圓的尺寸要求，還要保證其各自的形狀精度與位置精度。航空零件常見的活門外圓與襯套內孔表面技術條件如表1所示，常見的活門偶件分類如表2所示。

表1 航空零件常見的活門外圓與襯套內孔表面技術條件 （單位：mm）

表2 常見的活門偶件分類表

3. 配套工藝方法分析

通過一系列的研究與實踐，我們最終找到了一種適合于大批量生產的活門偶件提高一次配套合格率的工藝方法。

（1）單件加工：先給定活門外圓尺寸φ12.014+0mm，圓柱度

-0.0110.002mm，表面粗糙度值Ra=0.1μm；襯套內孔先加工至φ11.98++00.022mm，表面粗糙度值Ra=0.2μm，留余量在組件中加工。

（2）活門分組：對活門外圓尺寸進行分組，將活門外圓按每0.003mm間隔分一組，一共分4組，為后續配套做準備。活門外圓尺寸分組如表3所示。

表3 活門外圓尺寸分組表

（3）組件研磨襯套：將襯套內孔研磨至φ12.015+0.011+0mm，圓柱度0.002mm，表面粗糙度值Ra=0.05μm，等待與分組后的活門尺寸配套。

（4）配套：活門與襯套的設計圖如圖1所示，活門與襯套在各自單件加工中的圖示位置已標印了批次號、順序號，以便在配套時區分各自零件對應的尺寸實際值及組別。批次順序號由各生產單位自行規定標法。通過活門與襯套分組尺寸可以實現分組式互換性原則，如表4所示。

由表4可以看出，每個組別的活門最小值與襯套最大值組成間隙最大值0.014mm，活門最大值與間隙最小值組成間隙最小值0.010mm，也就是說，在一個組別內，活門與襯套具有互換性。通過活門與襯套尺寸分組配套，不但可以精確地保證配套間隙，單件尺寸也不用壓縮公差，只要兩個單件各自保證尺寸，就可以在組件中分組互換，測量與分組一同進行，不但提高了零件質量，還大大提高了生產效率。我們現在通過填寫活門偶件質量保證單來記錄活門外圓①與襯套內孔②尺寸的實際值及活門偶件間隙值。質量保證單是用來記錄活門偶件配套實際尺寸的紙質文件，質量保證單上記錄的尺寸值可以為整個配套加工、檢驗以及日后的查閱工作帶來很大的便利。

通過測量活門襯套的實際尺寸值，并根據配套表的相應尺寸進行分組，同一組別的活門與襯套即可保證間隙要求，最后對應零件標印處的標號將實際尺寸記錄在質量保證單上，由配套工人和檢驗員簽字蓋章確認，配套完成。

表4 活門襯套分組配套表

4. 活門與襯套的測量

活門外圓尺寸值、錐度、橢圓度通常采用指示千分尺測量，用標準樣件對好指示千分尺后，可直接在指示千分尺上讀出尺寸值、錐度和橢圓度。襯套的測量：襯套內孔的尺寸值、圓柱度、錐度通常采用氣動量儀測量，將氣動量儀測頭放入內孔中，選取幾個截面，在每個截面上旋轉零件，讀氣動量儀浮子刻度值，取其最小值為內孔尺寸值，最大值與最小值之差的1/2為圓柱度，內孔進口與出口尺寸值之差為錐度。直線度需采用專用直線度量規測量。直線度量規如圖2所示。直線度量規為一組，每支量規間隔0.001mm，根據內孔實際尺寸，選用比內孔實際尺寸小0.002mm的量規進行測量，在內孔表面涂干凈的滑油，對正內孔表面，量規能靈活順利通過內孔則合格。

圖2 直線度量規

在使用此配套方法配套后，連續抽取10組偶件，對其間隙值的穩定性做了統計，結果如圖3所示，表明間隙值非常穩定，合格率很高。

圖3 活門偶件間隙值隨機抽查統計結果

5. 結語

這種新的配套方法通過對活門外圓尺寸和襯套內孔尺寸進行分組，不需要壓縮單件尺寸公差，即可保證配套要求，在個別組內可進行局部互換，降低了加工難度和勞動強度，加工成本低，而且測量方法簡單可靠，活門偶件一次配套合格率從之前的不到40%提高至現在的95%以上。經過統計分析，這種配套方法得出的間隙值大部分都在中差范圍內，很少有達到極限值的，有利于后期的修理和重新配套，不用更換新件，降低修理成本，而且完全可以滿足各單件的尺寸及形位公差要求，并可推廣至公司每個活門偶件加工單元。

20150901）