航天器閥體密封結構加工及質量控制方法

解宏梅 楊建鋒 倪娜

摘 ?要 ?閥體是各類閥門產品的的關鍵零件之一，星上用閥門由于氣密性特性的要求，其密封結構復雜、尺寸精度、形位公差及產品表面光潔度的要求很高，制造、檢測難度較大，產品生產效率低，無法滿足小批量、快速交付的要求。本為通過典型閥體密封結構的加工、檢測工藝技術研究，解決了閥體密封結構加工、檢驗工藝瓶頸，提高了產品研制效率，產品質量穩定。

關鍵詞 ?減壓閥;閥體;精密加工;小孔。

引言

由于閥體氣密性特性的要求，閥體密封結構通常為微小圓弧曲線形狀，其結構尺寸小、形狀復雜，尺寸精度、形位公差及產品表面光潔度的要求很高，利用通用的加工工藝及檢測方法，存在生產效率低，成品率低，精度一致性差等諸多問題，難以保證產品質量的穩定性，更無法滿足產品批量生產的要求。

1 加工工藝性分析

從圖1可以看出，此類結構有以下特點：

（1） 結構尺寸小，剖面一般為曲線結構;

（2） 結構特殊，常規刀具無法進行加工;

（3） 常規的檢測工具、方法無法對此類結構尺寸、型面進行檢測;

（4） 結構表面粗糙度要求較高，基本上介于Ra0.8-Ra0.2之間。

2 加工方法

2.1 傳統加工方法

對于此類密封結構，傳統的加工方式多以采用成型刀進行加工，即按照密封結構形狀，制作仿形刀具進行加工。

此類方法最大的缺點是密封結構的型面精度完全依靠刀刃部位圓弧型面精度進行保證，這對仿形刀具的制作、維護及返修提出了很高的要求，通常使用慢走絲加工刀刃外形后還需要很高技能水平的技能人員進行圓弧結構刀具的刃磨（以提高加工零件的表面粗糙度），完全依靠工人經驗，刀具圓弧手工刃磨一致性難以保證，使用這種刀具加工的產品，其質量穩定性、加工效率和經濟性都很差，無法滿足批量生產的要求。同時，運用此類刀具進行加工，密封結構圓弧處的表面粗糙度一般很難達到Ra1.6，這給后期密封口的拋光帶來很大困難，由于粗糙度不足而產生的報廢率居高不下（20%）。

2.2 改進后的加工方法

通過大量產品試驗，目前我們采用改造刀具參數，閥體密封結構曲線通過數控程序加工成型的方法，此方法最大的優點在于用數控插補替代仿形刀具來保證產品型面精度，同時減少了刀具制作、降低成本。

2.2.1 兩種方法比較

2.2.2 刀具的選擇及參數改造

A. 刀具結構改造

刀具選擇普通硬質合金車刀，根據密封結構特點，線切割改造刀具結構+金剛石砂輪精密刀刃，獲得較高的刀刃表面粗糙度，可大幅提高工件表面粗糙度，這種方法，刀具改造效率高，刃磨不需要很高的技能水平，可操作性強。

B. 刀具參數

密封圓弧對圓弧曲線形狀、飽滿度、表面粗糙度要求很高，這就要求圓弧處一次走刀加工完成，而圖2結構中的密封圓弧中間φ1.2小孔制約了刀具的的進給量，通過計算，我們將刀具副偏角、副后角改造為45°，這樣理論上刀尖可深入小孔0.5mm，完全滿足圓弧與內孔的過度，同時，為了保證刀尖強度，采用零度前角，很好的解決了此結構的加工;圖2結構中的密封圓弧，通過計算，將刀具刀尖角改造為12°，這樣理論上可以一次連續走刀完成整個圓弧的加工，避免刀具與圓弧的干涉。

經過以上改造，實現了一次走刀完成密封圓弧的加工，既保證了圓弧曲線形狀、飽滿度，又避免了多次走刀留下的接刀痕。

C. 加工參數

由于刀具改造后，采用了較大的車刀角度，在切削過程中要采用小吃刀量（一般選擇0.1mm以內）、小走刀量的工藝參數（一般選擇2000r/min以內）。

2.2.3 應用效果

3 產品檢測方法

閥體密封結構的精度直接影響閥的密封性，也決定了閥體是否合格。由于結構的小型化，密封結構的形狀、位置及表面質量檢測難度很大。

目前，我們所接觸的大部分閥體，密封結構都能夠直接觀察到，因此，可以采用普遍使用的樣板對比法檢測其表面粗糙度（顯微鏡下檢測），而對于深孔內部的密封結構，一般采用深孔內窺鏡進行檢測。

對于其形狀、位置的檢測具有較大的難度，無法利用常規的檢測手段完成。目前采用的方法是：正式加工前進行工藝件的加工試驗，三處密封結構加工完成后將工藝件利用慢走絲分中剖切，在萬能工具顯微鏡下取點檢測其位置及形狀尺寸精度，檢測合格后，利用其確定的工藝參數及刀具，同時固定設備、人員，加工同批次閥體的密封結構，同時，對閥體首件及末件產品進行剖切檢測，以保證產品質量。

結束語

通過上述加工和檢測方法，閥體的加工精度、表面質量、加工效率及經濟性得到了大幅提高，從加工及檢測結果反映出，此工藝方法、裝卡、檢測方式正確，由于其刀具的通用化，降低了加工者的技能水平要求，為產品的批量化生產提供了有力保障。

參考文獻

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[3] 韓玉梅.閥孔的加工工藝.一重技術. 2004年04月. 第3期：3-8.

作者簡介

解宏梅，女，1970年，高級工程師，畢業于中北大學，計算機科學與技術，目前從事產品保證工作。