模鍛伺服液壓機全生產過程的關鍵質量控制

文／饒曉軒，周文龍，周磊，王飛·武漢新威奇科技有限公司

模鍛伺服液壓機是一種新式金屬模鍛成形設備，靠液壓油缸驅動施力擠壓成形，目前市場上主要有單向伺服液壓機和雙向伺服液壓平鍛機。液壓機面臨的主要考驗是如何保證連續生產過程的穩定性，即降低漏油、拉缸、卡閥、泵損壞等常見工程性故障。而這些問題多數是由于在液壓機制造過程中細節原因造成的，通過制定一系列關鍵生產過程質量控制點并加以實施，能夠有效的預防和控制伺服液壓機“帶病出廠”，大幅降低以上常見故障的發生。

模鍛伺服液壓機的關鍵過程

按伺服液壓機的制造過程可分為零部件的關鍵過程和裝配的關鍵過程。

⑴零部件的關鍵過程：模鍛伺服液壓機的核心部件有機身框架（主要以焊接機身為主）、油缸、液壓單元（含閥組），圍繞以上三大部件主要開展的關鍵生產流程有機身鋼板下料及焊接；油缸零件加工及組裝、測試；液壓單元油箱的焊接及清潔、閥塊的加工及清潔、液壓管路的清潔及組裝、系統的測試。

⑵伺服液壓機的關鍵裝配過程：液壓單元與油缸的連接配管、焊接及清洗；整個油路系統的串油沖洗；整機設備的調試及出廠測試。

模鍛伺服液壓機關鍵生產過程的質量控制點

機身框架（含焊接毛坯及加工）

⑴機身框架主要以鋼板焊接機身為主，機身是設備承力的基礎框架，需保證焊接質量可靠，剛度穩定，在制造過程中重點質量控制點為鋼板的下料及后續的焊接。

1)下料需要嚴格按圖紙執行，保證下料尺寸和剖口（圖1）符合要求，尤其是剖口的形式及表面粗糙度的控制。

圖1 較好的剖口質量

2)焊接屬于特殊過程，需提前策劃好工藝并進行焊接工藝評定，施工過程“三定”原則控制，即定人員、定設備、定工藝。焊接人員要持證上崗、焊接設備可靠、焊接工藝可操作。焊接工藝要指定焊材、焊接速率、焊接電流、焊接電壓及氣保流量。

⑵機身的加工質量是保證油缸、導軌組裝精度的前提，重點控制工作臺面基準水平、垂直/水平油缸法蘭孔及導軌座相對工作臺面的垂直度和平行度?？刂坪眠@些形位尺寸才能保證裝配精度，避免油缸運行中偏載，損壞密封。這些形位公差尺寸控制也屬于關鍵過程，因不便于后續監控或測量加以驗證，即需要通過與焊接過程一樣的手段，即“三定”原則來保證過程實施的可靠性。

油缸(含零件加工及部裝)

油缸是整個液壓機的執行機構，油缸工作穩定才能保證液壓機的運行可靠。油缸長期的運行考核中常見拉缸、內外泄漏等問題，一旦出現這些故障基本是周期較長的大修，嚴重影響設備的使用效率，所以對于組裝完畢而看不見的油缸內部需要通過一定的過程控制保證油缸質量。

⑴油缸的加工質量控制：如缸體、活塞桿、端蓋，這些關鍵零件決定油缸的密封效果和安全穩定性。缸體需重點控制內徑尺寸及表面粗糙度(圖2)，活塞桿重點控制外徑尺寸、密封/導向帶溝槽加工尺寸及表面粗糙度(圖3)，端蓋重點控制密封/導向帶溝槽尺寸及表面粗糙度。缸體內孔與活塞桿外圓最好使用珩磨或滾壓精密加工，保證加工精度，降低表面粗糙度和提升耐磨性。另外活塞桿若通過鍍鉻提升表面硬度，需保證涂層的厚度均勻，鍍前的加工基底很關鍵，會影響鍍層質量，鍍后需精加工進一步降低表面粗糙度，見圖3。

圖2 缸體內孔表面粗糙度測量

圖3 活塞桿鍍層及表面粗糙度

⑵油缸的裝配質量控制：油缸的組裝是關鍵過程(圖4)，也是全靠人工操作的過程，需注重細節，在組裝過程中應避免鐵屑、毛刺、雜質等異物混入油缸內腔拉傷缸體和活塞桿，避免蠻力安裝切壞密封圈及導向帶。首先，裝配前必須對各零件仔細清洗，將加工的毛刺、鐵屑去除干凈，必要時打磨處理。其次，要正確安裝各處密封，防止裝錯、裝反，垂直安裝避免切壞密封圈及導向帶。若活塞桿下落過程存在卡滯不得盲目敲擊、硬憋使其下落。裝配完畢后，活塞桿移動時應無阻滯感和阻力大小不均等現象，應在低壓情況下進行往復運動，以排出缸內氣體。已裝配完的液壓元件暫不進行組裝時，應將所有的油口用塑料塞子堵住防止進雜物。

圖4 油缸組裝

⑶油缸的測試：組裝好的油缸，內部注油，需進行動作及耐壓測試(圖5)，確保活塞桿運動流暢、油缸無內外泄漏現象。耐壓測試按照國標執行：額定壓力不小于20MPa，耐壓測試壓力為其1.25 倍，保壓時間不少于10分鐘，不得有滲漏、永久變形及損壞。進行耐壓測試最好制作專業試驗工裝，用于承擔油缸負載，避免將活塞推至端部靠端蓋，使其承受負載造成螺栓損壞。

圖5 耐壓測試

液壓單元

液壓單元是整個設備的動力機構，主要用于給執行單元油缸提供能量，其通過外部的管路系統與數個液壓油缸相連以控制多組閥門、油箱、油泵和蓄能器組成的獨立密封動力油源系統。液壓單元長期的運行考核中常見連接管路漏油、泵損壞、卡閥、油質清潔度問題。下面主要圍繞液壓單元的油箱、閥組、組裝過程進行質量管控。

⑴油箱是液壓單元的儲油容器，分為焊接質量和清潔質量控制。

1)油箱的焊接：焊縫必須保證牢固可靠，焊縫飽滿，無氣孔、裂紋等缺陷。焊接過程屬于特殊過程，參照前面鋼板焊接機身的焊接過程控制。焊接完成后所有焊縫需打磨光亮、去除表面氧化皮、焊渣飛濺等雜質。所有焊縫在完工后需刷石灰做煤油滲漏檢測(圖6)。重要焊縫必要時進行MT 或UT 探傷，防止內部缺陷，導致焊縫開裂及漏油。另外充液閥連接法蘭的中心高需充分保證與設計圖紙相符，若偏差過大導致與充液閥管路對接無法貼平切壞避震喉橡膠或螺栓松動漏油。

圖6 油箱焊縫滲漏檢測

2)油箱的清潔：注油前需反復確認油箱內部的清潔度，內壁鋼板全部打磨拋光去除氧化皮，焊縫打磨出金屬光澤并去除焊接飛濺，用面粉沾油箱內部確保整個內部無異物(圖7)。

圖7 油箱內部清潔檢測

⑵液壓閥塊是將液壓閥及閥門之間的管道連接集成在閥塊上，不僅節約大量的管道接頭，減少泄漏點，還便于安裝調試和維修。由于液壓閥屬于精密部件，油液存在鐵屑、雜質會影響閥的運行、造成卡閥，閥塊的加工和組裝需要非常關注清潔的控制。

1)閥塊加工主要控制孔徑、密封槽的尺寸以及表面粗糙度，液壓閥、法蘭、管接頭的安裝面上不得有劃線痕跡和其他缺陷，否則造成滲漏。閥塊的機加工完成后，必須要倒棱、去刺，閥塊中所有的流道，尤其是相貫流道的交叉處必須徹底清除毛刺，這與整個液壓系統的可靠性息息相關，切不可忽視。

2)閥塊進入組裝前必須徹底清洗(圖8)，最好使用專用清洗設備，清洗液宜采用防銹清洗液，沖洗時有一定的壓力，所有流道特別是盲孔必須清洗干凈，不留任何鐵屑和雜質。清洗后的閥塊應馬上組裝，否則涂上防銹油并將接口蓋住，防止銹蝕和再次污染。

圖8 閥塊的清洗

⑶液壓單元的管路組裝控制：所有油管安裝前必須進行清洗，可采用酸洗磷化方式，確保油管內部清洗干凈、無任何鐵銹或其他雜質。酸洗過程要防止過酸洗或欠酸洗。酸洗后的管路安裝應鋪設整齊，法蘭連接處便于操作無干涉現象。提前測量好連接尺寸進行定位，管子與閥體應處于自由狀態完全貼平安裝，避免強行連接，法蘭連接端面應接觸均勻，無喇叭口。

⑷整個液壓單元完整組裝后，需進行出廠測試(圖9)，包含外觀及標識檢驗、耐壓防漏測試，確保液壓單元各個連接牢固可靠、泵/閥塊動作運行正常。

圖9 油管安裝檢驗

液壓單元與油缸的配管及清洗

焊接配管，即通過管路拼接的靈活方式將液壓單元與油缸連接形成回路。由于管路壓力大，需保證焊接質量，焊縫及法蘭連接處不得出現任何漏油現象。

⑴焊接前的準備工作：首先，做好充分焊接工藝策劃，尤其對于這種高壓管路的焊接，對焊縫的質量要求非常高，按照特殊過程控制，參照機身焊接的“三定”原則，有效控制過程質量來降低焊接作業的風險；其次，測繪好液壓單元出口與油缸進口的尺寸，要求機身、平臺、油缸、液壓單元都提前定好位置基準，保證水平，精準測量三維尺寸來配置管子走向及長度。

⑵焊接的施工要求：為防止管子焊接變形，管子配好長度后先點焊定型，并斜拉鋼筋支撐固定，再取下來滿焊，先用氬弧焊打底，再用電弧焊填充，焊縫應飽滿，無咬邊、氣孔和裂紋；焊接完及時清除管內壁的焊接殘渣、焊瘤，為下一步酸洗做好準備，焊接后的管子拿上去安裝時不得產生錯位，強行硬扯安裝。

⑶配管的清洗：一般采用酸洗磷化方式，酸洗后的油管內部要清洗干凈、無任何鐵銹或其他雜質(圖10)，酸洗過程要防止過酸洗或欠酸洗，酸洗完后必須涂防銹油防止反銹并封住端口防止二次污染。

圖10 酸洗后的油管內壁

整個系統的投油沖洗及測試

⑴液壓單元、油缸連接成完整的回路后，因在安裝過程不可避免產生二次污染，故需對整個系統進行一次循環投油沖洗，確保在試機動作前整個油路系統是清潔干凈的，控制要點如下。

1)投油管路連接方案設計：主油缸不參與串油，所有外置管道串聯組成回路，可采用系統本身的工作泵站進行管道的循環沖洗，也可單獨設計串油專用油箱、泵組、加熱器、過濾器進行沖洗，見圖11。

圖11 串油示例

2)為達到效果，沖洗油的流速應使油呈紊流狀態；其溫度用高水基液時，不應超過50℃，用液壓油時，不宜超過60℃。在上述溫度限度內，沖洗油溫度宜高。沖洗壓力適當加大，增大管道壓力提升沖擊效果。用木錘或振蕩器對管道的焊縫、彎角進行周期性的錘擊，輔助投油。沖洗效果見圖12。

圖12 沖洗效果

3)要經常注意觀察過濾器的污染情況，一旦達到污染程度應及時更換，直至過濾器經過一段時間沖洗后保持較為干凈即可完成沖洗。

⑵整個伺服液壓機完成裝配后，需進行最后的調試及一系列出廠檢驗，確保設備各項功能達到設計預期要求，主要檢驗項目見表1。

表1 檢驗項目

結束語

對于設備制造型企業及設備的使用方來說，都應致力于追求設備的長期穩定可靠運行，能夠為各自創造最大化的價值。伺服液壓機在長期運行考核過程中常見的故障基本上是以上描述的類型，針對液壓機這種較為“精密、嬌弱”的設備在前期制造階段就需要精細的質量策劃、實施嚴格的過程控制、注重每個制造環節的細節，避免設備在制造環節留下隱患和風險，大幅降低售后故障頻次。