活塞桿表面小孔下封閉腔體結構多余物控制技術研究

王 威 付軍峰 陳廣宇 王鵬飛 艾 敏 陳 浩

（1.長治清華機械廠，長治 046012；2.火箭軍駐長治清華機械廠軍事代表室，長治 046012；3.空軍駐山西地區軍事代表室，太原 030024）

活塞桿表面小孔下封閉腔體結構多余物控制技術研究

王 威1付軍峰2陳廣宇3王鵬飛1艾 敏1陳 浩1

（1.長治清華機械廠，長治 046012；2.火箭軍駐長治清華機械廠軍事代表室，長治 046012；3.空軍駐山西地區軍事代表室，太原 030024）

通過分析活塞桿表面小孔下封閉腔體的結構特性、工藝性對多余物控制的影響，采取工藝螺堵封堵、超聲波變量往復沖洗、加注清洗劑高壓氣體往復吹除等工藝措施，實現了小孔下封閉腔體結構多余物的有效防控。

活塞桿；封閉腔體；多余物控制

1 引言

典型活塞桿表面小孔下的封閉腔體結構見圖1。

在機械加工、焊接及熱表處理等環節，活塞桿表面小孔下封閉腔體內極易進入鐵屑、外界粉塵顆粒、熱表處理液等多余物，而由于小孔下封閉腔體結構特性的原因，多余物一旦進入小孔內則很難清除。為了有效控制小孔下封閉腔體結構中多余物，保證產品質量，對此技術開展研究。

2 技術分析

選取某產品活塞桿總成為實施對象，采用活塞桿表面小孔下封閉腔體結構多余物控制方法對其深孔進行多余物控制。活塞桿總成中小孔下封閉腔體的詳細結構參數見圖2。

活塞桿總成及其小孔下封閉腔體詳細工藝參數的工藝分析見表1。

表1 活塞桿總成小孔下封閉腔體工藝性分析

3 實施方案

多余物產生的來源為內部殘留、內部生成和外來侵入[3～6]。根據多余物來源的三個途徑，以保證加工精度與控制多余物并重為指導思想，針對背景技術的缺陷，采取增加工藝結構、超聲波清洗封閉孔、循環沖洗封閉孔、高壓氣體往復吹除清理封閉孔等措施，阻斷鐵屑、外界粉塵顆粒等多余物進入小孔下封閉腔體的渠道，進行小孔下封閉腔體中多余物主動清理，達到控制多余物的目的?；谝陨霞夹g分析及思路，設計技術方案的工藝流程見圖3。

3.1 活塞桿粗及半精加工

對活塞桿粗加工，包括坯料加工、熱處理、半精加工等。加工并制成活塞桿的總長度、活塞桿表面小孔下的深孔。在結構強度允許及設計方同意的前提下，將活塞桿外圓表面的小孔（連通活塞桿長孔）制成工藝臺階螺紋孔（上部為光孔、下部為螺紋孔），其實物情況見圖4。

清除活塞桿內外表面各處（含深孔、工藝臺階螺紋孔、螺紋等）的鐵屑、毛刺、油污、銹跡等多余物，之后用內窺鏡檢測多余物應清除干凈，否則重復清除及檢測過程，直至多余物被清除干凈。在深孔口部安裝產品堵頭，注意不得將多余物帶入深孔，再將活塞桿和產品堵頭焊接為一體。采用工藝裝置對小孔下封閉腔體（深孔）做油壓壓力密封試驗，要求焊縫處不得滲漏。

3.2 螺堵制作及小孔封堵

加工成用于封堵工藝臺階螺紋孔的工藝螺堵，如頂絲等。將工藝螺堵旋入工藝臺階螺紋孔中以封閉深孔，要求工藝螺堵端部不得高于活塞桿表面。注意不得將多余物帶入深孔。

3.3 活塞桿精加工及清理

對活塞桿精加工，包括尺寸公差、形狀公差、位置公差、表面粗糙度等的加工。

對活塞桿進行鍍鉻、氧化等表面處理。拆除工藝臺階螺紋孔中的工藝螺堵，控干小孔下封閉腔體（深孔）中的表面處理液體，防止其結晶。

在超聲波清洗槽中從前、后兩個方向往復清洗活塞桿的小孔下封閉腔體（深孔），反復3次。采用變量液壓泵、工藝裝置，以液壓缸工作用液壓油為沖洗介質，從前、后兩個方向往復、變流量、脈動沖洗[7，8]活塞桿小孔下封閉腔體（深孔）≥30min，直到檢查無異物為止。用注射器往活塞桿小孔下封閉腔體（深孔）內注入航空清洗汽油，用壓縮氮氣從工藝臺階螺紋孔一端充氣（壓力≥0.2MPa，且0.4～0.5MPa時，效果較好，時間1min），另一端用白綢布或濾紙（濾紙層數為2層）承接，觀察應不存在多余物；再從另一端充氣，從相反的一端用白綢布或濾紙承接，觀察應不存在多余物，否則重新沖洗小孔下封閉腔體并用壓縮氣體吹除，直到目測無宏觀可見多余物為止。用液壓缸工作用液壓油沖洗小孔下封閉腔體，檢測沖洗后油液污染度應符合技術條件要求（一般不超過18/15級）[9]。

用潔凈的工藝螺堵旋入工藝臺階螺紋孔，封閉小孔下封閉腔體。將活塞桿用潔凈的油封紙或塑料布包裹及封閉，入庫備用。作業完畢后清理現場，各物品歸位存放。

4 實施效果

4.1 分步控制效果

4.1.1 緊定螺釘密封

小孔下封閉腔體口部小孔用4-M5×12mm緊定螺釘封堵后，機械加工時鐵屑等多余物沒有被擠入小孔中。打開緊定螺釘，用5×放大鏡、內窺鏡檢測，未發現小孔下有鐵屑等多余物。

4.1.2 壓縮氣體吹除

表2 試驗結果統計

小孔下封閉腔體采用壓縮氣體吹除并經油液沖洗，結果見表2。由表2可知，壓縮氣體可以將小孔下封閉腔體中的多余物吹除干凈，但需氣體壓力≥0.2MPa。小孔下封閉腔體壓縮氣體吹除情況見圖5。

4.1.3 油液化驗

油液沖洗后化驗結果見表2，油液污染度滿足規定要求。

4.1.4 剖切檢查

小孔下封閉腔體剖切檢查情況見圖6。由剖切情況可知，本方法可以有效控制活塞桿表面小孔下封閉腔體結構中多余物。

4.2 效果統計

綜上所述，經采用活塞桿表面小孔下封閉腔體結構多余物控制方法加工活塞桿，取得了以下效果：a.本方法可有效控制機加、表面處理等過程產生的多余物；b.本方法可實現宏觀可見多余物（外廓尺寸≥0.5mm）、微觀不可見多余物（外廓尺寸＜0.5mm）的全范圍控制。

5 結束語

通過活塞桿表面小孔下封閉腔體結構多余物控制技術研究，分析了活塞桿表面小孔下封閉腔體的結構特性、工藝性對多余物控制的影響，解決了該種結構多余物難以防控問題，并可得出以下結論：

a.采取工藝螺堵封堵小孔下封閉腔體工藝，可實現小孔下封閉腔體口部的靈活、牢靠、可調封閉；

b.采取超聲波變量往復沖洗清理小孔下封閉腔體工藝，可實現小孔下封閉腔體的有效清洗；

c.采取加注清洗劑高壓氣體往復吹除清理小孔下封閉腔體工藝，可實現宏觀可見多余物（外廓尺寸≥0.5mm）、微觀不可見多余物（外廓尺寸＜0.5mm）的有效清理及檢測。

在以上措施的綜合作用下，保證了活塞桿表面小孔下封閉腔體結構中多余物的有效防控。活塞桿表面小孔下封閉腔體結構多余物控制技術為各種小孔下封閉腔體結構多余物控制提供了針對性的指導及借鑒，具有廣闊的應用前景。

1 成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2002

2 徐灝.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，1991

3 王春玲，頓賽英，鄭德晃，等.火箭與導彈產品多余物控制[M].北京：中國宇航出版社，2009

4 QJ 2850A—2011，航天產品多余物預防與控制[S].北京：中國航天標準化研究所出版社，2011

5 鄭德晃.不可忽視的一個質量問題——多余物[J].質量管理，1985(2)：31

6 德承.談對多余物的控制[J].質量管理，1981(6)：6

7 路甬祥.液壓氣動手冊[M].北京：機械工業出版社，2002

8 雷天覺.新編液壓工程手冊[M].北京：北京理工大學出版社，1998

9 張建慈.液壓系統工作介質的污染分析與控制污染的措施[J].工業安全與防塵，2007(7)：14

Technical Research on FOD Controlling in Lower Closed Chamber of Small Hole in Surface of Piston Rod

Wang Wei1Fu Junfeng2Chen Guangyu3Wang Pengfei1Ai Min1Chen Hao1
(1.Changzhi Qinghua Machinery Factory,Changzhi 046012；2.The PLA Rocket Force Representative Office in Changzhi Qinghua Machinery Factory,Changzhi 046012；3.TheAir Force Representative Office in Shanxi,Taiyuan 030024)

Through the analysis of the effect on FOD(foreign object debris)controlling by the structural and processing characteristics of the lower closed chamber of the small hole in the surface of the piston rod,the thesis adopts such processing methods as screw choke plugging,ultrasonic variable reciprocate flushing,repeated blowing and cleaning by filling cleaning agent and high pressure gas etc,to achieve the effective controlling of FOD in the lower closed chamber of the small hole.

piston rod；lower closed chamber；FOD controlling

王威（1975-），高級工程師，機械設計制造及其自動化專業；研究方向：機械制造工藝與設備。

2017-01-04