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[其他] 阀体去毛刺工艺研究

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发表于 2015-7-18 05:06:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
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去毛刺是重要零件加工过程中的关键工序,目前传统的手工去毛刺、高压水去毛刺、热能去毛刺、电化学去毛刺以及新生的磁力流去毛刺等方法。本文着重分析各种去毛刺方法,并结合实例分析如何选择最优去毛刺的方案。
        零件机械加工的表面,尤其是两个机械加工表面的交界处,容易产生毛刺。产生毛刺的原因很多,有些是切削加工过程中塑性变形引起的;有些是铸造、模锻等加工的飞边引起的。虽然毛刺很小,但危害极大。毛刺会影响整机的可靠性,给产品性能、使用寿命以及安全带来危害。
        研究的目的与意义
        阀板是自动变速器的关键零部件之一,该工件对去毛刺要求非常严格。阀板中有许多安装电磁阀和机械阀的阀芯孔,两个阀板的结合面有大量油道。每个阀芯孔都与多个油道相连接,且交叉处易产生毛刺,一旦出现毛刺,在安装电磁阀过程中易损伤密封圈,且容易产生毛刺脱落,掉进油道内,直接影响整机性能,为此必须进行去毛刺处理。
       

阀体去毛刺工艺研究

阀体去毛刺工艺研究

        去毛刺工艺概况
        1.手工去毛刺
        手工去毛刺是使用最早的去毛刺方法,利用机械工具对出现毛刺的地方进行修磨,劳动强度大,费工费时,同时去毛刺的质量很难保证。遇到形状复杂的零部件,手工去毛刺是很难得到要求。
        2.高压水去毛刺
        高压水去毛刺是现在应用最为广泛的去毛刺方法之一。原理非常简单,就是通过高压泵产生高压水喷淋到工件易产生毛刺的地方,水通过高压作用,产生较大的冲击力,从而将毛刺打掉,同时在喷淋过程中起到清洗工件的作用,可谓一举多得。而且高压水去毛刺使用的是自来水和少量的清洗剂,不会造成环境污染。
        3.热能去毛刺
        热能去毛刺原理是将工件密封在燃烧室内,将燃烧室内充入加压的可燃气体和氧气,由2万V的火花塞点燃,点火产生的瞬时热浪可使温度急剧上升到约3315°C,燃烧冲击波的速度能够达到8倍音速,将需要去除的毛刺温度升高到自燃温度以上,在氧气的作用下使其燃烧。燃烧过程持续到工件主体部分时,由于工件热容量大于毛刺的热容量,当热量被迅速吸收,温度急剧下降,从而火焰熄灭。对于铝合金材料,热能去毛刺应用较为广泛。
        4.电化学去毛刺
        电化学去毛刺原理是将工件固定在装有电解液的容器中,将电板伸入出现毛刺的地方,工件作为阳极,电板为阴极,通电后,在电流的作用下将工件毛刺去掉。但电解液基本都呈酸性,而工件材质为铝合金材料,放入电解液中会发生化学反应,损伤工件。
        5.磁力流去毛刺
        磁力流去毛刺是新兴的一种去毛刺方法,其原理是将容器内放入钢针,再倒入研磨剂,然后将容器放置在带有磁铁的装置上,通电后磁铁在装置内进行无规律的高速旋转,从而带动钢针高速旋转,钢针在旋转过程中变向对工件进行研磨,修掉毛刺,同时在研磨过程中对工件进行抛光,效果较为理想。
       

阀体去毛刺工艺研究

阀体去毛刺工艺研究

        去毛刺工艺研究过程
        1.方案调研
        (1)高压水去毛刺 通过调研发现,目前应用最广泛的去毛刺方案是高压水去毛刺。变速器行业主流的外资、合资和国内自主品牌厂商在阀体去毛刺工艺上均采用的是高压水去毛刺。其优点较为突出,去毛刺和清洗只需一道工序,从加工到去毛刺再到清洗三种过程均为恒温(常温清洗),温度变化小,从而阀体基本没有变形,可以很好地保证阀体去毛刺的精度。主要缺点是不能完全去除,或多或少会残留一些毛刺无法去除。
        (2)热能去毛刺 热能去毛刺机构示意图及工作原理如图所示:活塞将盛有加压的可燃气体和氧气推入燃烧室内,火花塞点燃可燃气体,可燃气体在燃烧室瞬间产生强大的热浪点燃毛刺直至将毛刺燃烧耗尽。我们对上阀板进行热能去毛刺试验,并对比试验前后的平面度变化,如表1所示。
        试验结论:该方法虽然去毛刺效果十分理想,但是工件变形严重。由于上阀板为薄板件,而且为中心不对称结构,应力分布不均,温度升高后应力重新分布,产生较大形变,甚至出现开裂现象。
        (3)磁力流去毛刺 磁力流去毛刺是一种新兴的去毛刺工艺,主要应用在研磨和抛光领域。我们对上阀板进行磁力流去毛刺试验,并对比试验前后的平面度变化,如表2所示。
        试验结论:该方法去毛刺效果非常好,并且去毛刺后工件的平面度基本不变。但部分螺纹孔内残留钢针,卡在螺纹孔中不易取出,对零件的使用有不良影响。随着试验工件数量的不断增多,逐渐发现部分工件在关建孔和表面处有划伤现象,出现划伤的工件达23.33%左右。
        经过上述调研,最终决定阀板加工线采用高压水去毛刺工艺。那么,如何解决毛刺去除效果不好的问题就成为关键。
        2.解决高压水去毛刺工艺残留毛刺的问题
        (1)如何去除阀芯孔内的毛刺 阀芯孔和许多油道相通。对于交叉油道处的毛刺,采用插入旋转高压清洗。在喷嘴上设置两个夹角为30°,直径为1.1mm的喷嘴孔,喷嘴边清洗边进行旋转,从而去除交叉油道处的毛刺。
        (2)如何去除阀板结合面处产生的毛刺 设置两个高压旋转喷嘴,每个喷嘴包含2个成一定角度的喷嘴孔,对工件的阀板结合面进行高压旋转清洗以去除阀体结合面的毛刺。而高压旋转喷嘴边清洗边在伺服气缸的驱动下往复移动,进而实现整个表面的良好去毛刺效果。
        (3)如何在不加温的情况下对工件进行干燥 为减小变形,阀板应在常温下清洗,因此分两步进行干燥:首先对工件进行翻转倒水和压缩空气吹干,然后再进行真空干燥。
        (4)如何提高去毛刺效果 通过调研发现,提高压力才能保证去毛刺效果,其他公司同类产品的清洗压力一般达到30~40MPa。而发动机项目清洗机清洗压力一般为1.5~2.5MPa,不能保证去毛刺效果。
        检查毛刺残留的方法
        由于阀体形状复杂并且有许多交叉孔,目前任何去毛刺的方法都无法保证100%去除毛刺。我们对大批量清洗过后的工件进行观察和统计,找出容易残留毛刺的部位。对少量残留的毛刺,采用100%人工检查的方法进行确认,如果发现有未去除的毛刺和飞边进行必要的修磨。
        阀体的阀芯孔直径小、深度长,无法直接检查毛刺,需采用内窥镜检查。工业视频内窥镜由镜头、感光元件(CCD或CMOS)、导管、显示器和操纵手柄组成。其镜头和感光元件安装在导管前端,并自带照明光源。导管细长并具有柔性可任意弯曲,从而可以进入细小深孔进行照相和录像,把观察结果直观地反映到显示器上。
        阀体表面、结合面和油槽上的毛刺,可以采用台式照明放大镜进行检查。这种放大镜由LED照明光源和130mm以上的大直径放大镜组成,照明充足,放大倍数可达8倍,观察效果非常好。
        综上所述,结合工业视频内窥镜和台式照明放大镜可以大大提高检查效果和效率。目前许多外资汽车及汽车零部件企业也都是采用这个方式保证去毛刺效果的。
        结语
        通过查阅资料,并考察行业内同类产品的厂商,以及充分的去毛刺工艺试验,我们获得了大量的信息,并得出结论如下:目前最适合变速器阀板去毛刺的工艺方案还是高压水去毛刺,采用的设备为高压水射流清洗机;为确保去毛刺效果,必须提高清洗压力,一般为30~40MPa;为确保交叉口定点定位清洗效果,应当对每个孔进行精确定位,采用喷嘴插入边行进边旋转边喷射高压水的方式进行去毛刺;由于阀板形状复杂并且有许多交叉孔,目前任何去毛刺方法都无法保证100%去除毛刺,必须对关键部位进行100%人工检查和修磨,以确保100%的无毛刺。
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