活门骨架空心尺寸的加工及检测

南京机电液压工程研究中心 （江苏 211106） 张文丽

航空环控压调系统中有很多活门类产品，其中某重点型号排气活门中的活门骨架是个难加工件，在我中心科研生产实践中很常见。它是一种材料为J15500的铁镍系软磁合金，其结构如图1所示，利用我中心现有的加工设备，积极探索出加工该类零件较好的工艺方案及其尺寸的检测方法。

图 1

1. 骨架结构特点及加工难点

该活门骨架为铁镍系软磁合金，这种合金材料比较软，有较好的防锈性能和冷加工切磨削性能。该零件形状结构小、尺寸精度高，特别是1mm、10.2mm、11±0.01mm和15.2mm均以φ14mm孔的圆心为设计基准，这些尺寸的加工和计量检测有很大的技术难度；尺寸保证不好，导致装配时转子与成对的两骨架左右绕组间隙大、磁通路不稳定而漏磁现象严重，影响产品整体使用性能。设计图样要求骨架要成对加工，并做好配对标记；在成对的两个零件割开后，去除余量较大，极易产生变形。

2. 骨架工艺方案分析

毛坯选用棒料，采用先粗后精的工艺方案，制定总体流程大致如下：

毛坯→粗铣→粗磨→坐标磨→研基准孔→精磨→线切割→工具磨。

粗铣粗磨：铣出大致六方轮廓及内孔，粗磨六方。

坐标磨和研孔：以已磨端面为准，坐标磨和研磨基准孔。

精磨：以基准孔为准，平磨四面。

线切割：割图1中A－B、C－D、E－F三段等，并留0.1mm工具磨余量；成对的两件割开后，做好配对记录。

工具磨：磨图1中A－B、C－D、E－F三段达图，要求质检员到现场跟检。

3. 万能工具磨床上加工步骤

骨架在万能工具磨床上具体加工步骤如下：

（1）确定加工余量 质检员在工作台上用专用对比量规（见图2）并配合专用心轴（见图3）作为尺寸样板测量每个工件A－B、C－D和E－F段以φ14mm孔圆心为设计基准的尺寸实际加工余量，并对每个加工余量在记录本上做好详细的记录，在工件上用彩笔做好对应标记。

（2）工件装夹和找正 将工件放在工具磨床工作台上，用小虎钳夹端面固定，用杠杆千分表将其中的一侧面找正拉直，将专用心轴（见图3）放在φ14mm圆上，用杠杆千分表找正心轴以找正内孔，保证跳动量在0.002mm以内。两件割开后φ14mm孔的实际圆弧段很小，很难直接找正φ14mm圆心。

图2 对比量规

图3 专用心轴

（3）工具磨床上加工A－B、C－D和E－F段参照所记录的每个工件加工余量，磨削图1中零件A－B、C－D和E－F段到图样尺寸要求。

（4）检验尺寸是否加工到位 用专用对比量规对照检验A－B、C－D和E－F段尺寸是否满足图样尺寸要求，如不满足要求则重复以上的步骤，直到尺寸满足为止。

4. 检测量具的设计

对比量规的工作尺寸为 L＋R

零件尺寸的公差带 δ＝b－a

量规的制造公差，即量规制造时所应标注的尺寸为：

新制量规：Lx＝（L＋R）±10%（±5%）×δ

磨损量规：Lm＝（L＋R）±8%×δ

图2所示尺寸均是按新制量规的公差计算给定，专用心轴和对比量规通过计量室三坐标检测仪检测尺寸均满足图样设计要求。当对比量规重复使用时，工作面通过计量检测所磨损后的尺寸在磨损量规公差范围内时，仍视为合格量规。其中φ14mm孔在割开前尺寸控制在φ14.01mm，而心轴尺寸为φ（14.01±0.001）mm，故对比量规的尺寸公差可忽略此孔和轴的配合公差。因加工和测量尺寸多，设计图2这种组合量规可避免使用的检具和标准量块太多，积累的误差大、效率低、很难保证产品的质量等缺点，操作和使用起来比较方便。

测量时将对比量规和工件放在工作台上，将心轴与工件中基准孔φ14mm配合，用杠杆千分表来找正心轴上端母线高度尺寸和对比量块上端面进行比较，以对比量块上端面为零平面，两者之差Δh（有正负之分，设千分表以工件尺寸向下偏置为正）即为此件工件的中心高度误差；然后用对比量规作为尺寸样板来确定磨削量：量规上所测尺寸高度设为h0，骨架上对应的尺寸高度设为h，则每个尺寸上磨削加工余量为h +Δh – h0；质检员检验所加工的尺寸是否合格时，先将对比量规上对应尺寸高度用杠杆千分表设为零平面，再测量零件上对应尺寸，杠杆千分表的偏置为Δh＋（b－a）时加工尺寸为合格。否则再次测量工件每个尺寸加工余量，磨削后直至尺寸合格为止。

5. 结语

经过近年来多批次加工实践表明，该方法加工出来的零件尺寸保证好，在很大程度上减小了零件变形，表面粗糙度值和平面度有很大的改善；以φ14mm孔圆心为设计基准的尺寸都进行了有效的计量检测，能更好地满足设计图样要求，解决了这种设计基准的尺寸难以加工和测量的难题，也解决了产品因装配间隙大而漏磁的现象，较好地保证了产品的性能和质量，生产效率高且质量稳定。