利用电解法去除油泵体孔系内毛刺

杨若玲

摘要： 通过利用电解原理去除油泵体内腔毛刺及降低表面粗糙度值的研究，设计了专用机床及专用夹具，在不损伤工件内腔表面的前提下去除油泵体内孔与孔相贯处的毛刺，使产品质量得到改善。

Abstract： Through researching on removing the pump body cavity burr and reducing surface roughness using the principle of electrolysis， special tools and special fixtures are designed， which can remove the burr in the oil pump body cavity hole without damaging the inner surface of the work piece， so that the product quality can be improved.

关键词： 电解；毛刺；机床；夹具；质量；效率

Key words： electrolysis；burr；machine tool；fixture；quality；efficiency

中图分类号：U464.136+.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）21-0022-02

1 背景分析

油泵是将油箱中的机油压送到滤清器，并经过滤清器后仍能可靠地输送到各个润滑油道和各运动件的摩擦表面。各种机械配套生产不同型号的油泵，生产批量比较大，因油泵是一个制造精度要求较高，工艺复杂的部件，其中油泵壳体又是一个重要零件，其加工精度高低，直接影响到油泵的工作质量。同时油泵壳体的结构复杂，且存在许多相互联通交错的孔系，在切削加工后，泵体内腔孔与孔相贯处会产生一些毛刺及个别孔的表面粗糙度值较大，这使得油泵装配后，零件间的配合性能降低，工作时噪音大，甚至工作时会产生磨粒磨损等，严重影响油泵及相配套机械的使用性能。这就要求油泵壳体在加工后必须去除毛刺及降低表面粗糙度值。传统的方法是手工去除毛刺及同时使用较细颗粒的砂布手工磨削粗糙表面，这样不但泵体的加工质量不高，而且效率较低；有些深孔处及孔与孔相贯处的毛刺人工难以去除。为此，基于电解原理，我们设计了一台电解加工去除油泵壳体内腔毛刺的专用机床及专用夹具，对泵体深孔及孔与孔交叉处组合抛光加工去除毛刺，提高了油泵壳体的加工质量，降低了表面粗糙度值，且生产效率提高10倍以上，同时减轻了工人的劳动强度。

2 设计原理

电解加工是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理将工件加工成形的一种特种加工方法。加工时，工件接直流电源的正极，工具接负极，两极之间保持较小的间隙。电解液从极间间隙中流过，使两极之间形成导电通路，并在电源电压下产生电流，从而形成电化学阳极溶解。电解法去除泵体腔毛刺是在专门设计的机床夹具系统中，将工件和电极分别与电源的正、负极相接，构成阴、阳两极，在电场、流场和工作液的作用下，阴、阳两级之间产生电荷交换，由于两极之间的间隙最小，电流密度最大，电子线高度集中，使得泵体内孔上突出于工件表面的毛刺及表面波峰在电解液中产生阳极溶解，实现对泵体特定部位的“离子去除”，以达到去毛刺，抛光等工艺要求。

这种方法在油泵壳体去毛刺的使用中，使得手工难以处理、可达性差的复杂油泵壳体内腔部位，尤其是交叉孔相贯线处的毛刺得以去除。利用电化学去毛刺有着明显的优势。电化学去毛刺对加工棱边可取得较高的边缘均一性和良好的表面质量，具有去除毛刺效果好、安全、高效、节能及环保等优点，而且生产效率高。

3 专用机床及夹具

针对油泵壳体内腔去毛刺的加工要求，设计了一台油泵壳体专用电解加工机床系统；主要由四大部分组成，主机部分、电气系统、工作液系统、电极系统。电解加工机床是电化学加工一种特殊的运用形式，它对所加工油泵壳体无机械作用力，根据油泵壳体加工特点，采用半自动化设计，既能满足去除油泵壳体毛刺的需要，又能对油泵内孔进行抛光加工，机床的工艺范围大，加工精度高。

3.1 主机 油泵壳体专用电解加工机床主机是采用全防腐立体密封结构，采用框架式钢板焊接结构，主要由床身、气动控制控箱、工作区、电极和管路组件组成。

主机的主要技术参数：主机外形尺寸2000×700×2500mm、气缸门缸行程360mm、门缸运动速度40-200mm/s、工作台尺寸660×400mm、重量1800kg。其中床身的设计主要考虑工件的加工要求，工作区域为不锈钢制成，置于机床床身上的工作台用花岗岩制成；耐腐蚀，绝缘性好。

3.2 电气系统 油泵壳体专用电解加工机床的电气系统分为直流电源和控制系统，专用油泵壳体专用电解加工机床电源采用晶闸管整流电源，利用光整加工的高能电源设备及美国ENERPRO公司生产的FCOG630D触发板与六支晶体管组成三相全控整流电路，机床的电控系统完成机床加工控制功能，分为机床电气控制和程序控制。

电气系统的主要参数：电源输入50Hz三项380V三相四线制、额定功率20kVA、气源压力0.6MPa、气源流量0.3-0.6m3/h、水泵最高压力0.8MPa、过滤能力5-25L/min、制冷8000kcal/h、加热3kW、制冷剂R22。

3.3 工作液系统 油泵壳体专用电解加工机床的工作液系统是完成对主机供液的任务，所用的电解工作液是以工业用硝酸钠NaNO3为基的水溶液，将工业用硝酸钠（NaNO3）放入一辅助容器内，按比例注入清水，反复搅拌，直至全部溶解后，去除漂浮在液面上的赃物，加入到电解工作液箱内。电解工作液浓度为15%NaNO3的水溶液。也可用比重计测量溶液的比重，确认溶液的浓度，工作时，操作人员携带橡胶围裙和橡胶手套。油泵壳体专用电解加工机床电解液在长期使用后，其中所含的细微金属氢氧化物和其它杂质不断增加，这将使电解液的粘度增大，影响电解液在加工间隙内的流动，严重时会发生短路，造成工件和电极的损坏，因此，应对电解液作定期净化，净化周期为每2-3个月净化一次。净化方法可采用定期全部更换电解液或采用自然沉淀的方法去除沉淀在底部的氢氧化物和杂物。endprint

工作液系统的主要参数：工作液压力0.1-0.8MPa、工作液槽容量1500mm、主泵流量2.4m3/h、工作液温度15℃-30℃、工作液pH值6-8。

3.4 专用夹具 由于油泵是一个系列产品，油泵壳体的种类也较多，所以专用电解加工机床上所用的夹具也是专门为某种油泵壳体设计的，不具有可换性。

电解法去除油泵壳体内腔毛刺专用夹具分两大部分，即阳极部分和阴极部分。工件（阳极）与阴极部分的阴极总成（阴极）的工作示意图如图1所示。

阴极棒的形状与所加工油泵壳体内孔形状相同，如需要修整工件内孔的表面粗糙度或去除其它形状与之不同的孔中毛刺，则只需更换夹具中的阴极总成即可。油泵壳体专用电解加工机床及专用夹具安装后应调节工作台面水平，调节门缸单向节流阀使其下降速度缓慢而均匀并无任何爬行现象。安装使用时，环境温度室内15℃-35℃，相对湿度小于90%，且工作场所没有导电及易爆炸电埃，没有腐蚀金属破损绝缘气体或蒸汽。专用机床及专用夹具工作流程如图2所示。

油泵壳体专用电解加工机床及专用夹具去除油泵壳体内腔毛刺的工艺流程为：装工件——手动电极——门关——主缸下——液泵开——短路检测电路——如短路报警——不短路进行加工——设定时间到——液泵关——主缸上——门开——卸工件——电解去毛刺完成。

4 结论

电解加工主要用于成批生产时对难加工材料和复杂型面、型腔、异形孔和薄壁零件的加工。而设计制造的油泵壳体专用电解加工机床及专用夹具，经试制、调试完成后，对油泵壳体内腔毛刺的去除效果显著，经检测，加工后油泵壳体的物理和化学性能不变，油泵壳体加工后无变形，加工精度高。通过改变夹具中阴极总成的形状，可以实现对油泵壳体有关部位进行有选择的去毛刺及抛光加工，加工时间短，且同一夹具上可装多个工件同时加工，生产效率得到极大地提高，与传统的工艺相比，效率可提高10倍以上。工件加工后，用线切割切开泵体抽检观察油泵壳体电解处毛刺处理干净，表面处理光滑，达到工艺要求。

同时，机床调整方便，工作可靠，非熟练工人也可以进行操作，加工质量比手工加工显著提高。所使用的电极实用可靠，使用寿命长。

参考文献：

[1]章成军.电解加工原理[J].现代车用动力，2003（1）：46-48.

[2]刘淑敏等.去毛刺技术在制造工程中的地位和现状[J].航空科学技术，1993，4：27-29.

[3]李铁详.国内去毛刺及表面光整加工技术状况[J].组合机床与自动加工技术，1996，4：2-3.

[4]季迪.去毛刺方法及设备[J].内燃机燃油喷射和控制.

2000，1：48-49.endprint

工作液系统的主要参数：工作液压力0.1-0.8MPa、工作液槽容量1500mm、主泵流量2.4m3/h、工作液温度15℃-30℃、工作液pH值6-8。

3.4 专用夹具 由于油泵是一个系列产品，油泵壳体的种类也较多，所以专用电解加工机床上所用的夹具也是专门为某种油泵壳体设计的，不具有可换性。

电解法去除油泵壳体内腔毛刺专用夹具分两大部分，即阳极部分和阴极部分。工件（阳极）与阴极部分的阴极总成（阴极）的工作示意图如图1所示。

阴极棒的形状与所加工油泵壳体内孔形状相同，如需要修整工件内孔的表面粗糙度或去除其它形状与之不同的孔中毛刺，则只需更换夹具中的阴极总成即可。油泵壳体专用电解加工机床及专用夹具安装后应调节工作台面水平，调节门缸单向节流阀使其下降速度缓慢而均匀并无任何爬行现象。安装使用时，环境温度室内15℃-35℃，相对湿度小于90%，且工作场所没有导电及易爆炸电埃，没有腐蚀金属破损绝缘气体或蒸汽。专用机床及专用夹具工作流程如图2所示。

油泵壳体专用电解加工机床及专用夹具去除油泵壳体内腔毛刺的工艺流程为：装工件——手动电极——门关——主缸下——液泵开——短路检测电路——如短路报警——不短路进行加工——设定时间到——液泵关——主缸上——门开——卸工件——电解去毛刺完成。

4 结论

电解加工主要用于成批生产时对难加工材料和复杂型面、型腔、异形孔和薄壁零件的加工。而设计制造的油泵壳体专用电解加工机床及专用夹具，经试制、调试完成后，对油泵壳体内腔毛刺的去除效果显著，经检测，加工后油泵壳体的物理和化学性能不变，油泵壳体加工后无变形，加工精度高。通过改变夹具中阴极总成的形状，可以实现对油泵壳体有关部位进行有选择的去毛刺及抛光加工，加工时间短，且同一夹具上可装多个工件同时加工，生产效率得到极大地提高，与传统的工艺相比，效率可提高10倍以上。工件加工后，用线切割切开泵体抽检观察油泵壳体电解处毛刺处理干净，表面处理光滑，达到工艺要求。

同时，机床调整方便，工作可靠，非熟练工人也可以进行操作，加工质量比手工加工显著提高。所使用的电极实用可靠，使用寿命长。

参考文献：

[1]章成军.电解加工原理[J].现代车用动力，2003（1）：46-48.

[2]刘淑敏等.去毛刺技术在制造工程中的地位和现状[J].航空科学技术，1993，4：27-29.

[3]李铁详.国内去毛刺及表面光整加工技术状况[J].组合机床与自动加工技术，1996，4：2-3.

[4]季迪.去毛刺方法及设备[J].内燃机燃油喷射和控制.

2000，1：48-49.endprint

工作液系统的主要参数：工作液压力0.1-0.8MPa、工作液槽容量1500mm、主泵流量2.4m3/h、工作液温度15℃-30℃、工作液pH值6-8。

3.4 专用夹具 由于油泵是一个系列产品，油泵壳体的种类也较多，所以专用电解加工机床上所用的夹具也是专门为某种油泵壳体设计的，不具有可换性。

电解法去除油泵壳体内腔毛刺专用夹具分两大部分，即阳极部分和阴极部分。工件（阳极）与阴极部分的阴极总成（阴极）的工作示意图如图1所示。

阴极棒的形状与所加工油泵壳体内孔形状相同，如需要修整工件内孔的表面粗糙度或去除其它形状与之不同的孔中毛刺，则只需更换夹具中的阴极总成即可。油泵壳体专用电解加工机床及专用夹具安装后应调节工作台面水平，调节门缸单向节流阀使其下降速度缓慢而均匀并无任何爬行现象。安装使用时，环境温度室内15℃-35℃，相对湿度小于90%，且工作场所没有导电及易爆炸电埃，没有腐蚀金属破损绝缘气体或蒸汽。专用机床及专用夹具工作流程如图2所示。

油泵壳体专用电解加工机床及专用夹具去除油泵壳体内腔毛刺的工艺流程为：装工件——手动电极——门关——主缸下——液泵开——短路检测电路——如短路报警——不短路进行加工——设定时间到——液泵关——主缸上——门开——卸工件——电解去毛刺完成。

4 结论

电解加工主要用于成批生产时对难加工材料和复杂型面、型腔、异形孔和薄壁零件的加工。而设计制造的油泵壳体专用电解加工机床及专用夹具，经试制、调试完成后，对油泵壳体内腔毛刺的去除效果显著，经检测，加工后油泵壳体的物理和化学性能不变，油泵壳体加工后无变形，加工精度高。通过改变夹具中阴极总成的形状，可以实现对油泵壳体有关部位进行有选择的去毛刺及抛光加工，加工时间短，且同一夹具上可装多个工件同时加工，生产效率得到极大地提高，与传统的工艺相比，效率可提高10倍以上。工件加工后，用线切割切开泵体抽检观察油泵壳体电解处毛刺处理干净，表面处理光滑，达到工艺要求。

同时，机床调整方便，工作可靠，非熟练工人也可以进行操作，加工质量比手工加工显著提高。所使用的电极实用可靠，使用寿命长。

参考文献：

[1]章成军.电解加工原理[J].现代车用动力，2003（1）：46-48.

[2]刘淑敏等.去毛刺技术在制造工程中的地位和现状[J].航空科学技术，1993，4：27-29.

[3]李铁详.国内去毛刺及表面光整加工技术状况[J].组合机床与自动加工技术，1996，4：2-3.

[4]季迪.去毛刺方法及设备[J].内燃机燃油喷射和控制.

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