CN104440449A - 交叉孔相贯线位置、深孔折弯位置微小金属毛刺去除器械 - Google Patents

Abstract

本发明为交叉孔相贯线位置、深孔折弯位置微小金属毛刺去除器械，引导绳后连接有铜丝包芯纱线束，铜丝包芯纱线束里面填充有气囊，气囊内部填充有气体；气囊内部填充的气体是空气或者氮气；气囊是一个梭子形的；气囊表面喷涂PU材质涂层；梭子形的气囊内再设有液囊，液囊中填充液压油；液囊为丁腈橡胶制成；用引导绳将铜丝包芯纱线束及其内的气囊间隔串联为一串。本发明当铜丝包芯纱线束带气囊进入Φ5孔内后，用力往外拉引导绳，此时铜丝包芯纱线束会发生变形，铜丝包芯纱线束一端会由于Φ5孔口的阻力增大变细，气囊此时会“卡”在孔口处，铜丝包芯纱线束外表面凹凸不平就与毛刺发生压力摩擦，将相贯线位置的毛刺去除干净。

Description

交叉孔相贯线位置、深孔折弯位置微小金属毛刺去除器械

技术领域

本发明涉及一种去毛刺的器械，具体是交叉孔相贯线位置、深孔折弯位置微小金属毛刺去除器械。

背景技术

在开发差速器壳体使用车铣复合中心进行差速器壳体的行星孔-行星轴销孔的钻铰加工过程中，Φ17（+0.068/+0.038）的行星孔、Φ5（+0.012/0）的行星轴销孔相交形成的相贯线位置，出现了肉眼不可辨别的微小金属毛刺，如图1所示。这种毛刺特别小，小到肉眼无法观测到，手指伸进Φ17孔内也无法感知到毛刺的存在。

该差速器壳体的材质为QT500-7。球铁这种材质，既有铸铁易成型、好加工的特点，又有了钢材质的高强度、高韧性的特点，综合机械性能优异，适合于结构复杂的受力结构件（但是球铁同时又继承了铸铁和钢的缺点）。Φ17（+0.068/+0.038）的行星孔、Φ5（+0.012/0）的行星轴销孔，由于孔公差带很小，为了保证孔径在公差带内（要求做到孔公差带中值），就需要使用铰刀进行铰孔，保证孔径尺寸。但是在铰孔过程中会出现一个非常令人头疼的问题：

a.当先铰Φ17（+0.068/+0.038）孔、再铰Φ5（+0.012/0）的时候，毛刺会翻进Φ5孔内；

b.当先铰Φ5（+0.012/0）孔、再铰Φ17（+0.068/+0.038）孔的时候，毛刺会翻进Φ17（+0.068/+0.038）孔。

由于Φ5（+0.012/0）孔较深，且孔公差带很小，计量型检具测头无法进入孔内检查，只能使用通止规进行全接触测量；使用气动量仪检测孔径是合格的，但是使用全形接触塞规检测，塞规通端在接触到相贯线部位的毛刺，塞规就无法通过了。

而且这种非常微小的金属毛刺，在差速器装配过程中，压入行星轴销的时候，虽然能够顺利装配，但是毛刺会卡在行星轴、行星轴销之间的缝隙里面，随着变速箱使用过程中的震动会掉落进变速箱润滑油中。这些微小金属碎屑会随着变速箱润滑油的流动进入到电磁阀、双离合器模块等Control Unit机构中，造成变速箱换挡顿挫、失效等潜在风险（Volkswagen的双离合变速箱曾经出现过大规模的电磁液压控制阀异常问题，导致召回40万台变速箱）。

为了能够完全去除这种毛刺，只好人工用铰刀进行手动铰孔。手工铰孔还是存在着上述问题：铰Φ17孔，毛刺翻进Φ5孔里面；铰Φ5孔，毛刺翻进Φ17孔里面。于是乎，操作工只好先手工铰Φ17孔，再铰Φ5孔，一遍又一遍.......直到塞规通端能够顺利通过，费时费工。但是，Φ5（+0.012/0）孔较深，孔公差带只有0.012mm，不熟练的操作工在手工铰孔的时候，如果用力方向没把握好或者力道过大-----孔被铰大了！这时候就没有抢救的余地，只能报废了。量产该零件的时候，非常头疼毛刺的事情。

于是，就进尝试了各种方法：

1.反勾倒角刀，如图2所示，这种刀具去毛刺，效率比较高，简单粗暴有效。但是刀刃在刀体进给过程中会划伤内孔表面，适得其反。

2.金刚锉，熟练的技师使用金刚锉，从Φ17孔位置将金刚锉的锉头伸进Φ5孔的相贯线顶端，轻轻挠动锉刀，也能够基本去除毛刺，这种办法需要技师具有很好的眼力、手指灵活性，仅适合于手工样件生产，不适合大批量生产，对人员素质水平要求非常高。

3.细铜丝线法，将4平的铜导线（每根4平的铜导线由数十根细小铜丝缠绕而成的那种铜导线）外绝缘皮剥掉，三根一股搓成一根麻花状的线束。然后将线束浸泡在煤油里面，从Φ17孔位置传入，从Φ5孔位置拉出（如图3所示），能够将相贯线位置的细小毛刺去除干净。

这种去除毛刺的方法，铜线束的构成铜丝是一根一根独立存在的，缠绕在一起的时候，整个线束外表面形成了“麻花状”的花纹，当铜质线束在煤油作为润滑介质的时候，铜线束穿过相贯线位置，这些花纹就起到了类似于金刚锉表面细小磨粒的作用，将微小金属毛刺去除，金属碎屑粘附在铜质线束表面，后由线束带出；但是使用单一铜质线束的材料，不能回避铜的一个重要物理特性-----高延展率。当铜线束拉进拉出Φ5孔超过10次之后，铜线束已经发生挤压变形，去毛刺效果就很不明显了。如果将铜线束缠绕的过粗，需要很大力气将铜线束从Φ5孔拉出来，反而会划伤内孔。而且铜的价格非常昂贵，仅仅将铜线束用来做去毛刺的器械，显得大材小用。同时，使用煤油作为润滑介质，煤油具有很强的“碳”吸附能力，球墨铸铁的球状石墨会“游离”析出到煤油中，污染零件表面，造成零件清洁度超标。

4.尼龙绳法，尼龙绳缠绕之后的线束，表面“麻花状”的花纹状结构起到与铜线束相同的作用，使用机床的乳化油作为润滑介质，确实能够去除毛刺，避免划伤零件内孔。但是，尼龙绳毕竟纺织材料，纺织品的密度（紧实度）很低，将尼龙绳穿进Φ5孔的时候，用力拉尼龙绳，尼龙绳受力被拉长，结果尼龙绳“变细”了，尼龙绳与相贯线位置的接触面变成了单边接触，只能去除部分毛刺，达不到去除效果。如果将尼龙绳的匝数增加，尼龙绳加粗了，但是穿线的时候，很难穿进去，同样达不到效果。

5.铜+尼龙混纺的尼龙绳，将细铜丝和尼龙混纺在一起，汲取两种材料的优点，作为去毛刺的器械，去除微小毛刺效果优异。既避免了尼龙变形，又能精准的去除微小毛刺。

但是，混纺的线束，在穿线后，将线束从Φ5孔拉出来的时候，铜丝拉出来了，尼龙绳还在相贯线位置聚集在一起，根本原因是铜-尼龙的摩擦系数不一样，附着力也不一样。尝试过将铜、尼龙用树脂胶（具有一定腐蚀性）粘合在一起，但是树脂胶还是会挂在零件孔内壁上，造成零件清洁度超标，存在引起变速箱总成失效的潜在风险。

发明内容

本发明为了能够将交叉孔相贯线位置微小金属毛刺去除干净，特提出交叉孔相贯线位置、深孔折弯位置微小金属毛刺去除器械 。

为此本发明的技术方案为，交叉孔相贯线位置、深孔折弯位置微小金属毛刺去除器械，包括引导绳，其特征在于：引导绳后连接有铜丝包芯纱线束，铜丝包芯纱线束里面填充有气囊，气囊内部填充有气体。

对上述方案的改进在于：气囊内部填充的气体是空气或者氮气。

对上述方案的改进在于：气囊是一个梭子形的。

对上述方案的改进在于：气囊表面喷涂PU材质涂层，提升气囊与混纺线束的摩擦力。

对上述方案的改进在于：梭子形的气囊内再设有液囊，液囊中填充液压油。

对上述方案的改进在于：液囊为丁腈橡胶制成，使用牌号NBR1704丁腈橡胶。

对上述方案的改进在于：用引导绳将铜丝包芯纱线束及其内的气囊间隔串联为一串。

有益效果：

本发明当铜丝包芯纱线束带气囊进入Φ5孔内后，用力往外拉引导绳，此时铜丝包芯纱线束会发生变形，铜丝包芯纱线束一端会由于Φ5孔口的阻力增大变细，气囊此时会“卡”在孔口处，气囊一端受到孔口的压迫产生弹性变形。此时气囊内的空气被压缩，随着空气体积的不断减小，气囊内空气对铜丝包芯纱线束外皮的压力就越大。这个时候气囊内的空气就像是无数双非常细小精巧的手，用力挤压着线束外皮与相贯线毛刺接触的位置，随着不断向外拉动铜丝包芯纱线束，铜丝包芯纱线束外表面凹凸不平就与毛刺发生压力摩擦，最终将相贯线位置的毛刺磨损干净。

使用气体气囊的好处就是充分利用气体的可压缩、可膨胀特性，即能够产生足够的压力作用在线束外皮上，又不至于将Φ5孔内表面划伤，整个毛刺去除器械成本低廉，维护使用简洁易懂。

气体为空气或者惰性气体，安全可靠。

气囊是一个梭子形的有利于在小孔内有一个导向的作用。

气囊表面喷涂PU材质涂层，提升气囊与混纺线束的摩擦力。

梭子形的气囊内再设有液囊，液囊中填充液压油。是针对对于高延伸率金属毛刺，仅靠气体气囊提供的受迫压力不足以提供足够，此时就需要利用液体不可压缩的特性，当铜丝包芯纱线束进入销孔的时候，V1/V2体积发生变化，受迫压力产生于高分子“液囊”的弹力变形。此时，液囊中填充液压油，靠液囊受压发生变形提供压力，该方案实际上就是在气囊内不仅填充空气层，还要额外增加“液压油”。由于液体有不可压缩的性质，但是液体可以传递膨胀力，这样当气囊穿过零件孔中心的时候，气囊受迫压缩，产生反向膨胀力量，反向膨胀力量作用于液压油，液压油讲压力均匀的传递到孔的相贯线位置，提供均匀的压力。此时往外拉线束，就能很好的起到去毛刺的作用。

液囊为丁腈橡胶制成不仅具有弹性，同时可以360°形变，有利于清除毛刺。

铜丝包芯纱线束间隔将聚合物气囊串联为一串有利于多次清除毛刺。

本发明不仅适用于交叉孔相贯线位置微小金属毛刺去除，还适用于深孔折弯位置小孔间的毛刺去除，去除后无任何杂质，是金属切削中理想的去毛刺的装置。

附图说明

图1是交叉孔相贯线位置截面示意图。

图2是反勾倒角刀去毛刺示意图。

图3细铜丝线法线束毛刺示意图。

图4是本发明的主视剖视图。

图5是图4的截面示意图。

图6是本发明使用过程中示意图。

图7是图4中在气囊内加液囊的结构示意图。

图8是本发明用引导绳串联一串的示意图。

图中1是引导绳，2是铜丝包芯纱线束，3是气囊，4是气体，5是液囊。

具体实施方式

本发明如图4、5、6、7、8所示。

交叉孔相贯线位置、深孔折弯位置微小金属毛刺去除器械，包括引导绳1，引导绳1后连接有铜丝包芯纱线束2，铜丝包芯纱线束2里面填充有气囊3，气囊3内部填充有气体4。

气囊3内部填充的气体是空气或者惰性气体。     

气囊3是一个梭子形的。

气囊3表面喷涂PU材质涂层，提升气囊与混纺线束的摩擦力。

梭子形的气囊3内再设有液囊5，液囊5中填充液压油。

液囊5为丁腈橡胶制成，使用牌号NBR1704丁腈橡胶。

用引导绳1将铜丝包芯纱线束2及其内的气囊间隔串联为一串。

一、相关计算原理

（1）、纯气体气囊-混纺线束对毛刺位置压力

如图6所示，此时利用气体可压缩性质（不计气囊回弹力），设铜丝包芯纱线束气囊总成直径为D，销孔直径为d，铜丝包芯纱线束自然状态下长度为L，聚合物线束最大有效延长率1.2L，气囊内填充绝对干燥空气（将实际气体看成理想气体），（铜-铸铁间干摩擦系数取μ=0.29），则有：

P1=mRT/V1

P2=mRT/V2，即

P1/P2=V2/V1，而V=πD2L/4，代入得，

P1/P2=1.2（D/d）2，即P1=1.2（D/d）2*P2   （b）

注：此时忽略气体温度-体积变化。

（2）、液囊-铜丝包芯纱线束对毛刺位置压力

对于高延伸率金属毛刺，仅靠气体气囊提供的受迫压力不足以提供足够，此时就需要利用液体不可压缩的特性，当铜丝包芯纱线束进入销孔的时候，V1/V2体积发生变化，受迫压力产生于高分子“液囊”的弹力变形，此时，液囊中填充液压油，靠液囊受压发生变形提供压力，目前主要使用丁腈橡胶，使用牌号NBR1704丁腈橡胶，拉伸强度大于等于24.5Mpa。

此时由（b）公式可得，P1=（D/d）2*P2。

但是这种单纯使用丁腈橡胶制作的液囊，受迫压力较小，如果增大D/d系数，造成整。

（3）、气液混合气囊-混纺线束对毛刺位置压力

该方案实际上就是在一中液体气囊-铜丝包芯纱线束的基础上，在气囊内不仅填充空气层，还要额外增加“液压油”。由于液体有不可压缩的性质，但是液体可以传递膨胀力（但是液体不承载剪应力，可以360°无死角的传递力量），这样当气囊穿过零件孔中心的时候，气囊受迫压缩，产生反向膨胀力量，反向膨胀力量作用于液压油，液压油讲压力均匀的传递到孔的相贯线位置，提供均匀的压力。此时往外拉线束，就能很好的起到去毛刺的作用。

其计算原理为：

由气体定律得：                                                。

其中，为气囊工作前的压力；为气囊工作前的冲入气体的体积；为气囊装入液压油后的压力；为气囊压缩后相对于的气体体积；为气囊向液压油提供的油压；为气体膨胀后相对于的气体体积。

体积差带入（c）式，得到

。

气囊压力在理论上可以与相等，为保证在具有一定的补充压力的能力，应该使，此时取=（0.8-0.85），或。

此时把冲入气体看做已知量，则需要填充的液压油的体积为

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 二、对于微小金属毛刺去除器械的结构及尺寸

对于球铁这类交叉孔相贯线位置微小金属毛刺，使用上述方法可以去除，但是对于不同直径的孔相贯线位置毛刺、不同材料孔相贯线位置毛刺，主要有：

（1）、材质为QT500-7的交叉孔相贯线位置微小金属毛刺，不同孔径的去除毛刺线束，需要有不同规格的混纺线束-气囊，如下表：

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（2）、高延伸率有色金属，铜丝包芯纱线束-气囊。

由于铜、铝、钛等高延伸率有色金属，在加工交叉孔的时候也会在相贯线位置产生微小金属毛刺，最典型的就是在铝合金壳体类零件的加工、铜合金类压力容器、喷油嘴、阀体等典型零件加工过程中，都会涉及到此类问题。

此时使用充有空气的气囊在压缩过程中就不能够产生足够的压力，需要改变气囊充气介质、气囊自身材质、混纺线束材质，才能达到效果。

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（3）、气囊充气介质。

空气虽然具有良好的气体压缩-膨胀特性，但是针对不同工作环境，就需要改变不同的材质，氮气、低温水蒸气（利用气体受压，温度上升的原理）、液压油、气液共存物（无水乙醇蒸汽、R系列制冷剂）。

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（4）、改变气囊工作原理、气囊材质。

在去除QT500-7材质的微小毛刺的时候，使用高弹性比的橡胶材质气囊即可。但是当需要去除高延伸率材质（铜、铝）毛刺的时候，就需要使用液态介质了。由于液态具有不可压缩的性质，同时液体具有极佳的流动性，能够平均的向任意方向传递压力，我们就可以使用弹性模量稍低的气囊材料，利用液体传递压力的特性，向相贯线毛刺部位传递更大的压力。

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（5）、改变混纺线束的材质。

对于高延伸率的材质，微小金属毛刺的延展性会很大，常规的铜丝包芯纱混纺材质就无法将这种毛刺去除干净了，就需要改变铜丝包芯纱线束的材质。目前可以选择的材质有：特氟龙涂层线、金刚砂涂层线、硬质合金涂层线、CBN涂层线、碳纤维涂层线等。通过不同材质的组合，就能够对不同材质金属毛刺进行清理。

    铜丝包芯纱线束外层，可以看做是“饺子皮”，需要把气囊抱在里面。铜丝包芯纱线束外皮实际上是一种摩擦材料，需要由不同摩擦系数的材料组成。同时针对不同孔的材料，主要将混纺线束外层分为聚合物材料、聚合物-金属丝混纺材料、聚合物+喷涂磨粒材料这三种形式，具体见下表：

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其中，对于高清洁度要求的零件去除孔内毛刺，只能使用不含金属丝混纺材质的线束外皮。

三、线束总成

（1）、复合线束

根据线束总成的使用范围，分为气态气囊线束和气液混合线束两种形式，其中，气态气囊线束总成，由于内部填充介质不同，分为“干式”和“湿式”两种。

    干式线束总成，就是在穿过引导绳之后，不使用任何润滑剂，仅仅依靠线束总成自身的弹力和摩擦系数保证顺利通过零件孔，从而进行去毛刺的过程。

湿式线束总成，就是在穿过引导绳之后，需要使用润滑剂，便于进行穿孔作业，或者提前将线束总成浸泡在润滑剂中，润滑剂会渗入线束外皮的缝隙中，有利于去毛刺过程中的顺利穿引导绳，增加线束外皮的使用寿命。尤其是高压力气囊，必须使用润滑剂，否则无法顺利穿引导绳。使用湿式线束的润滑剂及使用场合汇总如下：

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（2）线束总成的装配

线束总成，由气囊、线束外皮、引导绳构成，需要按照不同的要求进行匹配。

线束气囊长径比，气囊为梭子形结构，根据不同孔的外径，需要使用不同长径比的气囊，便于进行去毛刺处理。同时考虑到气囊自身弹性和变形量，需要做得稍微比孔直径大一点，便于穿线束，具体见下表：

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（3）线束-气囊-引导绳的连接方法

由于气囊和线束外皮不是一个整体，且弹性模量不一样，材料也不一样，无法做成一个整体，装配为线束总成之后，需要将线束外皮和气囊牢固连接在一起（线束外皮可以和引导绳做成一体的）。针对不同的使用场合，黏合方法如下：

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（4）线束总成的变形比校准     

线束在黏合之后，由于线束外皮都是弹性材料，使用粘合剂组合在一起后，难免会发生变形，需要使用专用器械进行校准。校准器械原理很简单，就是一根铜金属管。粘合剂完全干燥需要一定的时间，在涂抹粘合剂之后，使用不同内径的铜金属管，将线束总成穿进铜金属管，让线束中的粘合剂在铜管中凝固，具体见下表：

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（5）特殊孔毛刺的线束组

对于深孔（例如油泵运油孔、水泵运水孔、曲轴曲拐位置交叉油孔等），使用单独一个线束总成无法完全去除毛刺，需要将2-5个线束总成串联起来，才能够起到作用。

如图8所示，为5个线束总成串联的线束组，用于对深孔类型的毛刺进行高效去除。其中，从a→e线束的直径依次增加，增加系数如下：。

Claims (7)

1.交叉孔相贯线位置、深孔折弯位置微小金属毛刺去除器械，包括引导绳，其特征在于：引导绳后连接有铜丝包芯纱线束，铜丝包芯纱线束里面填充有气囊，气囊内部填充有气体。

2.根据权利要求1所述的交叉孔相贯线位置、深孔折弯位置微小金属毛刺去除器械，其特征在于：气囊内部填充的气体是空气或者氮气。

3.根据权利要求1所述的交叉孔相贯线位置、深孔折弯位置微小金属毛刺去除器械，其特征在于：气囊是一个梭子形的。

4.根据权利要求1或2或3所述的交叉孔相贯线位置、深孔折弯位置微小金属毛刺去除器械，其特征在于：气囊表面喷涂PU材质涂层。

5.根据权利要求3所述的交叉孔相贯线位置、深孔折弯位置微小金属毛刺去除器械，其特征在于：梭子形的气囊内再设有液囊，液囊中填充液压油。

6.根据权利要求5所述的交叉孔相贯线位置、深孔折弯位置微小金属毛刺去除器械，其特征在于：液囊为丁腈橡胶制成，使用牌号NBR1704丁腈橡胶。

7.根据权利要求1或2或3或5或6所述的交叉孔相贯线位置、深孔折弯位置微小金属毛刺去除器械，其特征在于：用引导绳将铜丝包芯纱线束及其内的气囊间隔串联为一串。