CN108637717B

CN108637717B - 一种精确快速液力挤压阀座斜孔的加工夹具

Info

Publication number: CN108637717B
Application number: CN201810487877.6A
Authority: CN
Inventors: 吴建华; 张雪冬; 张宝荣; 蒋立坤; 刘继林
Original assignee: STATE-RUN NO 616 FACTORY
Current assignee: STATE-RUN NO 616 FACTORY
Priority date: 2018-05-21
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2020-06-02
Anticipated expiration: 2038-05-21
Also published as: CN108637717A

Abstract

本发明公开了一种精确快速液力挤压阀座斜孔的加工夹具，包括：导套、第一定位销、定位阀和导液阀，导套为上端面中心开通孔的套筒状结构，导套内安装阀座，阀座中孔与导套通孔同轴，阀座下方布置定位阀，定位阀下方布置导液阀，导液阀与导套的内筒壁螺纹连接；阀座中孔包括上部孔和下部孔，上部孔连通阀座的微斜孔，定位阀顶部开有凹孔，第一定位销穿过下部孔和凹孔，定位阀下部外圆设有多个通液孔，多个通液孔与定位阀底部中心孔连通，定位阀的底部中心孔与导液阀的通孔同轴连通。本发明选用材料耐磨性强，安装简单，制造精度高，实现了液体磨料通道的精准定位，提高了阀座的加工精确度，确保了产品质量。

Description

一种精确快速液力挤压阀座斜孔的加工夹具

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，涉及一种精确快速液力挤压阀座斜孔的加工夹具。

背景技术

液压支架的移驾速度是制约煤矿工作面生产的主要因素之一，使用液压支架电液控制系统是实现煤矿工作面高产最有效的技术途径。支架电液控制是将电子技术、计算机控制技术和液压技术结合为一体的新技术。支架电液控制系统由支架控制器、人机操作传感器、压力传感器、角度传感器、红外传感器、隔离耦合器、电源箱、连接器、电感先导阀、主阀、电源电缆、网络变换器、数据传唤器、主控计算机、地面计算机等组成。其中电磁先导阀是电液控制系统的核心元件，属本质安全型高水基介质阀，电磁先导阀的加工质量好坏直接影响到电液控制支架的动作复位快慢，最终将影响到煤矿工作面开采产量。电磁先导阀由电磁铁和先导阀控制系统两部分组成。阀座偶件是先导阀控制系统中的重要部件，对先导阀的传感应急性、额定初撑力等起着重要影响作用。工作时，操作者通过支架架控箱选择邻架控制方式，然后根据指令发出相应控制命令，使邻架上对应的电磁铁动作，通过先导阀将电信号转化为液压信号，控制主阀开启，向支架液压缸供液，实现邻架支架相应的动作。

从阀座偶件工作机理看：电磁阀闭合，输出电信号，生成液压信号，先导阀乳化液由阀座偶件4×φ1mm斜孔注入阀座腔内，腔内顶杆顶起锥面密封球，先导阀泄压；电磁阀开启，电信号关闭，液压归零，阀座密封球落座，先导阀蓄压。期间，阀座偶件中顶杆持续做往复式活塞运动，按一定频率推动密封球落座，乳化液注满偶件间隙。如果阀座偶件4×φ1mm斜孔清洁度不到位，存在残余毛刺或孔口锐边，会发生两种情况：一、乳化液将微毛刺带到阀座偶件间隙内，造成顶杆卡死；二、乳化液将毛刺带到密封锥面上，密封球无法落座，造成阀座偶件漏液。这些状况的发生都将使电磁阀发出的电信号无法顺利转化成液压信号，致使邻架电磁铁无法动作，控制主阀、支架液压缸、邻架支架等相应动作停滞，电液控制支架的动作无复位，最终导致煤矿工作面开采产量下降等不良后果。

金属加工过程中的毛刺类型主要有飞边毛刺、尖角毛刺、飞溅等不符合产品设计要求的一种突出的多余的金属残余部分，到目前为止没有一种有效的方法能够在生产过程中将其杜绝。一般情况下，去毛刺的方法大致可分为四类：第一类是硬接触：利用现有刀具对产品进行切削、磨削、锉刀及刮刀加工；第二类是柔软接触：对零件进行砂带磨、研磨、弹性砂轮磨削及抛光等加工；第三类是柔性接触：对零件进行冲洗加工、电化学加工、电解磨削及滚动加工等；第四类是精密接触：对零件进行磨粒流去毛刺、磁力研磨、电解、热能及密镭强力超声波加工等。

如图1所示，阀座4×φ1mm斜孔，表面粗糙度要求Ra1.6，孔口倒圆。在生产过程中，阀座斜孔φ1mm采用普通钻床加工，高速钢钻头直接加工到图纸要求尺寸。该工艺方法有生产率高、刀具损耗小、对操作者加工技能要求低等特点，但加工后孔内表面粗糙度只能达到Ra3.2，图纸要求Ra1.6无法满足，同时微毛刺残留多，钻削末端和φ2.5mm交接处会形成锋利锐边。

实际生产中，我厂对阀座斜孔毛刺处理方法采用硬接触。用φ1mm及φ2.5mm钻头手工清理阀座斜孔锐边和残留毛刺，此种方法随机性强，清理效果差，无法解决毛刺问题。前期，我分厂因阀座斜孔毛刺问题被用户多次退货，经济损失达50余万元。

根据产品设计要求：阀座斜孔4mm-φ1mm孔出口处要求倒圆。实际生产中，此工序采用立式台钻锪孔口，因阀座斜孔与中心线夹角是50°，加工时操作者稍不注意就会切削到φ2.5mm孔边棱处的密封锥面，破坏阀座偶件的密封性能。此工序造成零件废品率高达50％。

现阶段，我厂采用柔软接触或柔性接触都需要购买专用设备及相应工装，资金投入量大，与厂情不符。结合现有条件，采用液力研磨挤压机床加工阀座斜孔，对零件斜孔进行磨粒流去毛刺，快速液力挤压去除微细孔突起毛刺是一种可行的方法。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种精确快速液力挤压阀座斜孔的加工夹具，快速挤压阀座斜孔微细孔，去除孔边突起毛刺，提高阀座加工质量，符合阀座的性能指标要求，满足阀座清洁度要求的目的。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种精确快速液力挤压阀座斜孔的加工夹具，其包括：导套3、第一定位销4、定位阀5和导液阀6，导套3为上端面中心开通孔的套筒状结构，导套3内安装阀座，阀座中孔与导套通孔同轴，阀座下方布置定位阀5，定位阀5下方布置导液阀6，导液阀6与导套3的内筒壁螺纹连接；阀座中孔包括上部孔和下部孔，上部孔连通阀座的斜孔，定位阀5顶部开有凹孔，第一定位销4穿过下部孔和凹孔，定位阀5下部外圆设有多个通液孔，多个通液孔与定位阀5底部中心孔连通，定位阀5的底部中心孔与导液阀6的通孔同轴连通；工作时，将夹具与阀座的压头1装好后放入底座中，液体磨料通过压头1、导套3上端面通孔进入阀座上部孔内，第一定位销4阻止磨料下行，受阻磨料挤压阀座斜孔出口及孔壁后，通过定位阀5的通液孔和中心孔导入导液阀6内，磨料经导液阀6的通孔流出。

其中，所述导套3与导液阀6之间螺纹配合，两者之间螺纹旋合长度可调。

其中，所述导套3与压头1之间设置密封垫2。

其中，所述第一定位销4与定位阀5过盈配合。

其中，所述定位阀5与导液阀6间隙配合。

其中，所述导套3材料Cr15，硬度58～62HRC，上端面平行度选用0.02、平面度选用0.009、垂直度选用0.02、表面粗糙度选用0.2，内端面垂直度选用0.02、表面粗糙度选用0.4，内螺纹选用M14X1-4H。

其中，所述第一定位销4材料GCr15，表面粗糙度选用0.02，圆柱度选用0.005。

其中，所述定位阀5材料为低合金耐磨钢WEL-TEN AR360C；硬度HB≥235～401；端面平行度选用0.01、平面度选用0.009、垂直度选用0.01、表面粗糙度选用0.2。

其中，所述导液阀6材料为18Cr2Ni4WA；硬度≥79HRA；零件端面平行度选用0.005，外螺纹选用M14X1-4g。

其中，所述导套3与导液阀6装配平行度0.01、垂直度0.02；螺纹旋合长度≥6mm。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的精确快速液力挤压阀座斜孔的加工夹具，选用材料耐磨性强，安装简单，制造精度高，实现了液体磨料通道的精准定位，提高了阀座的加工精确度，确保了产品质量，将产品微细孔的清洁度问题解决，最终达到提升产品质量的目的，增加了液力挤压机床的加工范围，专用设备功能强化成多功能设备。

附图说明

图1为现有技术中阀座斜孔简图。

图2为本发明实施例夹具结构简图。

图3为图2中磨料流出口放大图。

图4为本发明实施例夹具装配简图。

图5为本发明实施例导套简图。

图6为本发明实施例定位销简图。

图7为本发明实施例定位阀简图。

图8为本发明实施例导液阀简图。其中，B图为A图的俯视图。

图中，1-压头，2-密封垫，3-导套，4-第一定位销，5-定位阀，6-导液阀，7-底座，8-第二定位销。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

参照图2至图8所示，本夹具为装配组合结构，包括：导套3、第一定位销4、定位阀5和导液阀6，导套3为上端面中心开通孔的套筒状结构，导套3内安装阀座，阀座中孔与导套通孔同轴，阀座下方布置定位阀5，定位阀5下方布置导液阀6，导液阀6与导套3的内筒壁螺纹连接；阀座中孔包括上部孔和下部孔，上部孔连通阀座的斜孔，定位阀5顶部开有凹孔，第一定位销4穿过下部孔和凹孔，定位阀5下部外圆设有多个通液孔，多个通液孔与定位阀5底部中心孔连通，定位阀5的底部中心孔与导液阀6的通孔同轴连通；工作时，将夹具与阀座的压头1装好后放入底座中，液体磨料通过压头1、导套3上端面通孔进入阀座上部孔内，第一定位销4阻止磨料下行，受阻磨料挤压阀座斜孔出口及孔壁后，通过定位阀5的通液孔和中心孔导入导液阀6内，磨料经导液阀6的通孔流出。

其中，导套3与导液阀6之间高精度螺纹M14-4H4g配合，导套3起密封压紧阀座上端面作用，导液阀6起磨料泄压作用，两者之间螺纹旋合长度可调，能加工不同结构阀座，同时，导套3上端面是光滑表面，表面粗糙度Ra0.2、平行度0.02，平面度0.009；导套3与压头1之间设置密封垫2，高压下，导套3与密封垫2能够紧密贴合，不会出现剪切力及磨料磨损，有效防止磨料溢出、工作压力降低。φ1.5mm的第一定位销4与定位阀5属于过盈配合，第一定位销4对磨料起分压作用，定位阀5起压紧密封阀座下端面作用。定位阀5与导液阀6属于间隙配合，两零件可精准引导磨料流流向。

各部件的设计参数如下：

导套3加工精度参数：材料Cr15；硬度58～62HRC；加工机床选用车削中心、高精度数控内孔及端面磨、高精度数控平面磨床、滚花机；零件上端面平行度选用0.02、平面度选用0.009、垂直度选用0.02、表面粗糙度选用0.2，内端面垂直度选用0.02、表面粗糙度选用0.4，内螺纹选用M14X1-4H。

第一定位销4加工精度参数：材料GCr15；加工机床选用高精度无心磨床；零件表面粗糙度选用0.02，圆柱度选用0.005。

定位阀5加工精度参数：材料低合金耐磨钢WEL-TEN AR360C；硬度HB范围为235～401；加工机床选用数控机床、高精度外圆磨床、高精度数控平面磨床、电火花打孔机；零件端面平行度选用0.01、平面度选用0.009、垂直度选用0.01、表面粗糙度选用0.2。

导液阀6加工精度参数：材料18Cr2Ni4WA；硬度≥79HRA；加工机床选用车削中心、高精度外圆磨床、高精度数控平面磨床、电火花打孔机；零件端面平行度选用0.005，外螺纹选用M14X1-4g。

装配精度参数：导套3与导液阀6装配平行度0.01、垂直度0.02；螺纹旋合长度≥6mm。

如图2所示，工作时，将夹具与阀座的压头1装好后放入底座7中，底座7底部由第二定位销8支撑定位。控制面板输入加工压力、加工时间、挤压次数(根据磨料总量设定)，按下工作钮，机床开始挤压。磨料通过机床液压泵加压从压头1流出，通过导套3的φ2.5mm通孔进入阀座中孔的上部孔内，第一定位销4阻止液体磨料下行，受阻磨料快速精准挤研阀座斜孔出口及孔壁后，通过定位阀5的外圆6×φ1.5mm的通液孔和中心孔导入导液阀6内，磨料经导液阀6的φ0.5mm通孔流出。

本发明具有以下关键点：

1.本夹具中，导套上端面光滑，在高压下与橡胶密封垫紧密贴合，与导液阀采用细牙螺纹M14-4H4g配合，公差精度属于：精密；防止液体磨料渗漏，提高密封性，实现快速换产、精准定位等特点。

2.本夹具中，定位阀耐磨性、受冲击载荷要求高，材料采用低合金耐磨钢WEL-TENAR360C；硬度HB范围为235～401。该合金材料以高强韧性、高硬韧性著称，在一定冲击载荷的磨损工作状况下，使用寿命高于耐磨铸铁。

3.本夹具中，定位阀上端面光滑并采用定位销进行磨料阻流。装夹时，定位阀上端面与阀座下端面紧密贴合，定位销防止高压磨料冲刷过液阀上端面，引起端面磨损造成磨料渗漏，降低机床加工性能。

4.本夹具中，导液阀采用仿形设计，极大程度利用机床自身配置工装，节约资金，结构简单，更换迅速。对阀座斜孔一次性进行挤压研磨，时间只需30秒。

本发明的优点在于：夹具选用材料耐磨性强，安装简单，制造精度高，实现了液体磨料通道的精准定位，提高了阀座的加工精确度，确保了产品质量，将产品微细孔的清洁度问题解决，最终达到提升产品质量的目的，增加了液力挤压机床的加工范围，专用设备功能强化成多功能设备。

该夹具的功能是能够将零件牢固地固定在密闭腔内，保护其他不需要磨料加工的部位，引导磨料在阀座准确部位进行流动。

使用本夹具可实现如下目标：

1.加工范围扩大，增加机床使用性能：2015年引进液力研磨挤压机床，目的是提高针阀体微孔加工质量，均匀零件微孔流量系数，最终达到针阀偶件在喷射过程中流量系数稳定和雾化效果良好的性能指标。目前，国内外生产厂家采用该机床只针对针阀体喷孔进行液力研磨挤压加工，属于专用机床，该机床所配夹具只加工针阀体。本发明增加了该机床的加工范围，专用设备功能强化成多功能设备。

2.去除阀座毛刺，提高微细孔质量：原夹具只对针阀体喷孔作用，本夹具采用仿形设计，利用该机床独有夹紧方式，将磨料流引导到阀座微细孔内，对微细道孔的进液口及孔壁进行充分挤压研磨，去除进液口毛刺，降低了孔壁表面粗糙度，将影响阀座加工质量的不利因素去除。

3.快速倒圆斜孔出口，满足产品设计要求：本发明中导套将液体磨料准确引导到阀座斜孔出口处，磨料在高压力的作用下，快速研磨挤压孔口，将孔口倒圆。防止零件因孔口倒圆工序造成废品发生的现象。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种精确快速液力挤压阀座斜孔的加工夹具，其特征在于，包括：导套(3)、第一定位销(4)、定位阀(5)和导液阀(6)，导套(3)为上端面中心开通孔的套筒状结构，导套(3)内安装阀座，阀座中孔与导套通孔同轴，阀座下方布置定位阀(5)，定位阀(5)下方布置导液阀(6)，导液阀(6)与导套(3)的内筒壁螺纹连接；阀座中孔包括上部孔和下部孔，上部孔连通阀座的斜孔，定位阀(5)顶部开有凹孔，第一定位销(4)穿过下部孔和凹孔，定位阀(5)下部外圆设有多个通液孔，多个通液孔与定位阀(5)底部中心孔连通，定位阀(5)的底部中心孔与导液阀(6)的通孔同轴连通；工作时，将夹具与阀座的压头(1)装好后放入底座中，液体磨料通过压头(1)、导套(3)上端面通孔进入阀座上部孔内，第一定位销(4)阻止磨料下行，受阻磨料挤压阀座斜孔出口及孔壁后，通过定位阀(5)的通液孔和中心孔导入导液阀(6)内，磨料经导液阀(6)的通孔流出。

2.如权利要求1所述的精确快速液力挤压阀座斜孔的加工夹具，其特征在于，所述导套(3)与导液阀(6)之间螺纹配合，两者之间螺纹旋合长度可调。

3.如权利要求1所述的精确快速液力挤压阀座斜孔的加工夹具，其特征在于，所述导套(3)与压头(1)之间设置密封垫(2)。

4.如权利要求1所述的精确快速液力挤压阀座斜孔的加工夹具，其特征在于，所述第一定位销(4)与定位阀(5)过盈配合。

5.如权利要求1所述的精确快速液力挤压阀座斜孔的加工夹具，其特征在于，所述定位阀(5)与导液阀(6)间隙配合。

6.如权利要求1所述的精确快速液力挤压阀座斜孔的加工夹具，其特征在于，所述导套(3)材料Cr15，硬度58～62HRC，上端面平行度选用0.02、平面度选用0.009、垂直度选用0.02、表面粗糙度选用0.2，内端面垂直度选用0.02、表面粗糙度选用0.4，内螺纹选用M14X1-4H。

7.如权利要求1所述的精确快速液力挤压阀座斜孔的加工夹具，其特征在于，所述第一定位销(4)材料GCr15，表面粗糙度选用0.02，圆柱度选用0.005。

8.如权利要求1所述的精确快速液力挤压阀座斜孔的加工夹具，其特征在于，所述定位阀(5)材料为低合金耐磨钢WEL-TEN AR360C；硬度HB范围为235～401；端面平行度选用0.01、平面度选用0.009、垂直度选用0.01、表面粗糙度选用0.2。

9.如权利要求1所述的精确快速液力挤压阀座斜孔的加工夹具，其特征在于，所述导液阀(6)材料为18Cr2Ni4WA；硬度≥79HRA；零件端面平行度选用0.005，外螺纹选用M14X1-4g。

10.如权利要求1所述的精确快速液力挤压阀座斜孔的加工夹具，其特征在于，所述导套(3)与导液阀(6)装配平行度0.01、垂直度0.02；螺纹旋合长度≥6mm。