CN112008340B - 一种凡尔座的加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种凡尔座的加工工艺，包括以下步骤：模锻毛坯，预先热处理，半精加工，最终热处理，表面喷砂，精加工，该凡尔座的加工方法及装置设计合理，通过锻造毛坯来改善材料组织结构，能够有效地提高材料机械性能，减少材料成本和加工时间，在对凡尔座加工时，凡尔座在渗碳淬火完成后，放弃传统磨削加工以避免磨削出现磨削裂纹，采用以车削加工代替磨削加工方式，产品表面粗糙度可达Ra0.4。

Description

一种凡尔座的加工工艺
技术领域
本发明属于柱塞泵加工技术领域，特别涉及一种凡尔座的加工工艺。
背景技术
凡尔座在柱塞泵液力端阀箱中与凡尔体总成配合使用，阀箱上的内锥孔与凡尔座外锥面配合，起硬密封作用，凡尔座外锥面有一处密封槽装有密封圈，起软密封作用，凡尔座内锥面与凡尔体总成胶皮配合密封，通过凡尔体总成的上下开闭，实现柱塞泵在作业过程中流体的吸入和排出功能。凡尔座的外锥面、密封槽和内锥孔加工精度直接影响阀箱和凡尔体总成的密封性能，密封不好会造成高压液体渗漏和排出压力不稳，进一步造成阀箱磨损和刺穿。凡尔座的工作环境极端恶劣，既要承受陶粒、滑溜水等高压流体的冲刷和腐蚀，还要承受凡尔体总成开闭时的反复冲击，凡尔座的冲击韧性和耐磨性直接影响到凡尔座的使用寿命。
目前普遍采用的加工方法是圆钢下料→钻孔→半精加工外形→渗碳淬火→表面喷砂→磨外锥面→磨内锥面，这种加工工艺存在一些缺点：1.材料采用圆钢，加工余量较大，造成较高的加工应力和生产成本。2.没有预先热处理，材料组织疏松、晶粒粗大，材料的机械性能较低，最后热处理时工件的变形量较大。3.凡尔座密封槽在渗碳淬火工序之前加工完成，渗碳淬火后会有一定的变形量，无法保证与外锥面的加工精度。4.内锥面和外锥面分两步磨削工序完成，定位基准不统一，每序装夹都需要校正，加工精度不易保证，工人操作不便。5.内外锥面采用磨削加工，磨削加工时高速旋转的砂轮会在工件表面产生较高的磨削热，当切削液进行冷却润滑时，极易产生磨削裂纹，并且，在装夹凡尔座时，定心效果差，装夹效率低，为此，本发明提出一种凡尔座的加工工艺。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种凡尔座的加工工艺，该凡尔座的加工方法及装置设计合理，通过锻造毛坯来改善材料组织结构，能够有效地提高材料机械性能，减少材料成本和加工时间，在对凡尔座加工时，凡尔座在渗碳淬火完成后，放弃传统磨削加工以避免磨削出现磨削裂纹，采用以车削加工代替磨削加工方式，产品表面粗糙度可达Ra0.4。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种凡尔座的加工工艺，具体步骤如下：
步骤一：模锻毛坯；材料选用20CrMnTi低碳合金钢，锻造方式为模锻，锻造设备为摩擦压力机；
步骤二：预先热处理；正火处理，选用RX3箱式电炉将毛坯加热至温度930-950℃，保温1小时，然后冷却，冷却方式采用出炉空冷，冷却介质为空气；
步骤三：半精加工；采用CA6140数控车床加工内锥面、外锥面和密封槽，内锥面、外锥面和密封槽均留单边0.2mm余量，其余各部尺寸按图纸加工达要求；
步骤四：最终热处理：最终热处理工艺路线为渗碳+淬火+低温回火，采用RQ3-90-9型井式气体渗碳炉，加热温度为920℃，渗碳介质为煤油，装炉后升温期间进行排气，煤油滴入量35-65滴/分钟，排气时间不低于1小时，升温至920℃后保温强渗，煤油滴入量140-160滴/分钟，保温时间3.5小时，保温强渗完后进入扩散阶段，煤油滴入量降低至60-80滴/分钟，扩散时间3小时，扩散完成后降温至840±10℃，当预冷至840℃时，保温30分钟，工件出炉进行淬火处理，冷却方式为油冷，淬火介质为40#机械淬火油，淬火完成后进行低温回火，选用RX3箱式电阻炉，炉温升至180℃后装入工件，保温时间2小时，最终工件获得渗碳层深1.5-2mm，表面硬度为HRC58-62，芯部硬度HRC30-45；
步骤五：表面喷砂；使用80目棕钢砂对工件表面进行喷砂处理，空气压力0.8MPa，与工件表面的法线夹角30-45°；
步骤六：精加工；采用以车削加工代替磨削加工的方法，采用CA6140数控车床加工，切削刀具选用立方碳化硼刀具，切削参数：切削速度Vc100m/min，进给速度Fr0.15mm/r，切削深度ap0.2mm，工件使用膨胀芯轴装夹，绷紧工件内孔，一次装夹完成对凡尔座的内锥面、外锥面和密封槽的车削加工。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤一中，始锻温度为1150℃，终锻温度为950℃。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤二中，毛坯硬度为HB156-207。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤五中，喷嘴与工件表面的距离为100-150mm。
本发明还提供一种膨胀芯轴，包括夹持主体、弹性套、锁紧圆台座和锁紧螺栓，所述锁紧圆台座的中心位置处开设有凸型孔，所述锁紧圆台座的一侧开设有环形伸缩槽，所述环形伸缩槽远离开口端的内侧壁上固定连接有弹簧，导向管的一端固定连接有内管，所述内管的一端穿过环形伸缩槽的开口端并与弹簧固定连接，所述夹持主体的一侧固定安装有左圆台座，所述左圆台座的中心位置处开设有导向孔，所述弹性套的两端分别套设在锁紧圆台座和左圆台座的一端，所述锁紧螺栓的一端穿过凸型孔、内管、导向管和导向孔并通过外螺纹与内螺纹配合安装在螺孔内，所述夹持主体另一侧的中心位置处固定安装有机床卡盘夹持座，所述机床卡盘夹持座中心处开设有螺孔，所述机床卡盘夹持座上开设有条形限位槽，所述机床卡盘夹持座上套设有调节套管，所述调节套管的内侧壁上与条形限位槽对应的位置处固定安装有条形限位座，所述条形限位座处于条形限位槽内，所述调节套管上与条形限位座对应的位置处开设有凹槽，所述凹槽内通过外螺纹与内螺纹配合安装有固定螺栓，所述导向管的直径与导向孔的直径相同。
本发明的有益效果：
1、此凡尔座的加工方法通过锻造毛坯来改善材料组织结构，能够有效地提高材料机械性能，减少材料成本和加工时间。
2、此凡尔座的加工方法采用预先热处理和最终热处理，既能提高材料表面硬度和芯部韧性，又能减少最终热处理后工件变形量。
3、此凡尔座的加工方法在对凡尔座加工时，凡尔座在渗碳淬火完成后，放弃传统磨削加工以避免磨削出现磨削裂纹，采用以车削加工代替磨削加工方式，产品表面粗糙度可达Ra0.4。
4、此凡尔座的加工方法用膨胀芯轴装夹，定心好，装夹速度快，无需校正，操作简单，精加工一次装夹完成对内锥面、外锥面、密封槽的加工，从而能够有效地提高车削的质量、精度和效率，工件尺寸精度和位置度高。
5、此膨胀芯轴的夹持主体上开设有导向孔，锁紧圆台座的一侧安装有能够伸缩的导向管，在使用时，能够使夹持主体和锁紧圆台座的轴心处于同一条直线上，定心效果好，环形伸缩槽内安装有弹簧，导向管具有一定的伸缩性，当松开锁紧螺栓时，导向管推动锁紧圆台座离开，弹性套膨胀压力释放迅速向内收紧，能够有效地提高使用的效率，省时省力。
6、此膨胀芯轴的机床卡盘夹持座上的调节套管的位置可调，从而能够改变待加工的凡尔座的位置，适应性广。
附图说明
图1为一种凡尔座的加工工艺的步骤流程图；
图2为本发明膨胀芯轴的剖面示意图；
图3为本发明膨胀芯轴的调节套管安装示意图；
图4为本发明膨胀芯轴的锁紧圆台座剖面示意图；
图中：1、夹持主体；2、弹簧；3、弹性套；4、锁紧圆台座；5、锁紧螺栓；6、左圆台座；7、导向孔；8、螺孔；9、环形伸缩槽；10、导向管；11、内管；12、凸型孔；13、机床卡盘夹持座；14、调节套管；15、凹槽；16、固定螺栓；17、条形限位槽；18、条形限位座。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：一种凡尔座的加工工艺，具体步骤如下：
步骤一：模锻毛坯；材料选用20CrMnTi低碳合金钢，锻造方式为模锻，锻造设备为摩擦压力机；
步骤二：预先热处理；正火处理，选用RX3箱式电炉将毛坯加热至温度930-950℃，保温1小时，然后冷却，冷却方式采用出炉空冷，冷却介质为空气；
步骤三：半精加工；采用CA6140数控车床加工内锥面、外锥面和密封槽，内锥面、外锥面和密封槽均留单边0.2mm余量，其余各部尺寸按图纸加工达要求；
步骤四：最终热处理：最终热处理工艺路线为渗碳+淬火+低温回火，采用RQ3-90-9型井式气体渗碳炉，加热温度为920℃，渗碳介质为煤油，装炉后升温期间进行排气，煤油滴入量35-65滴/分钟，排气时间不低于1小时，升温至920℃后保温强渗，煤油滴入量140-160滴/分钟，保温时间3.5小时，保温强渗完后进入扩散阶段，煤油滴入量降低至60-80滴/分钟，扩散时间3小时，扩散完成后降温至840±10℃，当预冷至840℃时，保温30分钟，工件出炉进行淬火处理，冷却方式为油冷，淬火介质为40#机械淬火油，淬火完成后进行低温回火，选用RX3箱式电阻炉，炉温升至180℃后装入工件，保温时间2小时，最终工件获得渗碳层深1.5-2mm，表面硬度为HRC58-62，芯部硬度HRC30-45；
步骤五：表面喷砂；使用80目棕钢砂对工件表面进行喷砂处理，空气压力0.8MPa，与工件表面的法线夹角30-45°；
步骤六：精加工；采用以车削加工代替磨削加工的方法，采用CA6140数控车床加工，切削刀具选用立方碳化硼刀具，切削参数：切削速度Vc100m/min，进给速度Fr0.15mm/r，切削深度ap0.2mm，工件使用膨胀芯轴装夹，绷紧工件内孔，一次装夹完成对凡尔座的内锥面、外锥面和密封槽的车削加工。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤一中，始锻温度为1150℃，终锻温度为950℃。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤二中，毛坯硬度为HB156-207。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤五中，喷嘴与工件表面的距离为100-150mm。
作为本发明的一种优选实施方式，此凡尔座的加工方法通过锻造毛坯来改善材料组织结构，能够有效地提高材料机械性能，减少材料成本和加工时间，采用预先热处理和最终热处理，既能提高材料表面硬度和芯部韧性，又能减少最终热处理后工件变形量，在对凡尔座加工时，凡尔座在渗碳淬火完成后，放弃传统磨削加工以避免磨削出现磨削裂纹，采用以车削加工代替磨削加工方式，产品表面粗糙度可达Ra0.4，采用膨胀芯轴装夹，定心好，装夹速度快，无需校正，操作简单，精加工一次装夹完成对内锥面、外锥面、密封槽的加工，从而能够有效地提高车削的质量、精度和效率，工件尺寸精度和位置度高。
本发明还提供一种膨胀芯轴，包括夹持主体1、弹性套3、锁紧圆台座4和锁紧螺栓5，所述锁紧圆台座4的中心位置处开设有凸型孔12，所述锁紧圆台座4的一侧开设有环形伸缩槽9，所述环形伸缩槽9远离开口端的内侧壁上固定连接有弹簧2，导向管10的一端固定连接有内管11，所述内管11的一端穿过环形伸缩槽9的开口端并与弹簧2固定连接，所述夹持主体1的一侧固定安装有左圆台座6，所述左圆台座6的中心位置处开设有导向孔7，所述弹性套3的两端分别套设在锁紧圆台座4和左圆台座6的一端，所述锁紧螺栓5的一端穿过凸型孔12、内管11、导向管10和导向孔7并通过外螺纹与内螺纹配合安装在螺孔8内，所述夹持主体1另一侧的中心位置处固定安装有机床卡盘夹持座13，所述机床卡盘夹持座(13)中心处开设有螺孔(8)，所述机床卡盘夹持座13上开设有条形限位槽17，所述机床卡盘夹持座13上套设有调节套管14，所述调节套管14的内侧壁上与条形限位槽17对应的位置处固定安装有条形限位座18，所述条形限位座18处于条形限位槽17内，所述调节套管14上与条形限位座18对应的位置处开设有凹槽15，所述凹槽15内通过外螺纹与内螺纹配合安装有固定螺栓5。
作为本发明的一种优选实施方式，所述导向管10的直径与导向孔7的直径相同。
作为本发明的一种优选实施方式，所述左圆台座6的中心位置处开设有导向孔7，锁紧圆台座4的一侧安装有能够伸缩的导向管10，在使用时，能够使夹持主体1和锁紧圆台座4的轴心处于同一条直线上，定心效果好，环形伸缩槽9内安装有弹簧2，导向管10一端的内管11的一端处于环形伸缩槽9内并与弹簧2固定连接，因此导向管10具有一定的伸缩性，当松开锁紧螺栓5时，导向管10推动锁紧圆台座4离开，弹性套3膨胀压力释放迅速向内收紧，能够有效地提高使用的效率，省时省力，机床卡盘夹持座13上的调节套管14的位置可调，通过固定螺栓16固定，从而能够改变待加工的凡尔座的位置，适应性广，在使用时，将凡尔座套设在弹性套3上，用扳手拧紧锁紧螺栓5，导向管10的一端进入导向孔7，内管11逐渐将弹簧2压缩，锁紧圆台座4沿导向孔7的轴心方向向夹持主体1移动，锁紧圆台座4和左圆台座6的锥面同时向弹性套3内运动，弹性套3产生形变，弹性套3两端同时向外膨胀，达到锁紧凡尔座的作用，松开锁紧螺栓5后，导向管10推动锁紧圆台座4离开，弹性套3膨胀压力释放向内收紧，实现对零件的放松，锁紧圆台座4与左圆台座6配合，在使用时，能够同时推动弹性套3的两端，使弹性套3的两端产生同样大的形变，提高零件夹持的效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种凡尔座的加工工艺，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一：模锻毛坯；材料选用20CrMnTi低碳合金钢，锻造方式为模锻，锻造设备为摩擦压力机；
步骤二：预先热处理；正火处理，选用RX3箱式电炉将毛坯加热至温度930-950℃，保温1小时，然后冷却，冷却方式采用出炉空冷，冷却介质为空气；
步骤三：半精加工；采用CA6140数控车床加工内锥面、外锥面和密封槽，内锥面、外锥面和密封槽均留单边0.2mm余量，其余各部尺寸按图纸加工达要求；
步骤四：最终热处理：最终热处理工艺路线为渗碳+淬火+低温回火，采用RQ3-90-9型井式气体渗碳炉，加热温度为920℃，渗碳介质为煤油，装炉后升温期间进行排气，煤油滴入量35-65滴/分钟，排气时间不低于1小时，升温至920℃后保温强渗，煤油滴入量140-160滴/分钟，保温时间3.5小时，保温强渗完后进入扩散阶段，煤油滴入量降低至60-80滴/分钟，扩散时间3小时，扩散完成后降温至840±10℃，当预冷至840℃时，保温30分钟，工件出炉进行淬火处理，冷却方式为油冷，淬火介质为40#机械淬火油，淬火完成后进行低温回火，选用RX3箱式电阻炉，炉温升至180℃后装入工件，保温时间2小时，最终工件获得渗碳层深1.5-2mm，表面硬度为HRC58-62，芯部硬度HRC30-45；
步骤五：表面喷砂；使用80目棕钢砂对工件表面进行喷砂处理，空气压力0.8MPa，与工件表面的法线夹角30-45°；
步骤六：精加工；采用以车削加工代替磨削加工的方法，采用CA6140数控车床加工，切削刀具选用立方碳化硼刀具，切削参数：切削速度Vc100m/min，进给速度Fr0.15mm/r，切削深度ap0.2mm，工件使用膨胀芯轴装夹，绷紧工件内孔，一次装夹完成对凡尔座的内锥面、外锥面和密封槽的车削加工；
所述步骤六中，膨胀芯轴包括夹持主体(1)、弹性套(3)、锁紧圆台座(4)和锁紧螺栓(5)，所述锁紧圆台座(4)的中心位置处开设有凸型孔(12)，所述锁紧圆台座(4)的一侧开设有环形伸缩槽(9)，所述环形伸缩槽(9)远离开口端的内侧壁上固定连接有弹簧(2)，导向管(10)的一端固定连接有内管(11)，所述内管(11)的一端穿过环形伸缩槽(9)的开口端并与弹簧(2)固定连接，所述夹持主体(1)的一侧固定安装有左圆台座(6)，所述左圆台座(6)的中心位置处开设有导向孔(7)，所述弹性套(3)的两端分别套设在锁紧圆台座(4)和左圆台座(6)的一端，所述锁紧螺栓(5)的一端穿过凸型孔(12)、内管(11)、导向管(10)和导向孔(7)并通过外螺纹与内螺纹配合安装在螺孔(8)内，所述夹持主体(1)另一侧的中心位置处固定安装有机床卡盘夹持座(13)，所述机床卡盘夹持座(13)中心处开设有螺孔(8)，所述机床卡盘夹持座(13)上开设有条形限位槽(17)，所述机床卡盘夹持座(13)上套设有调节套管(14)，所述调节套管(14)的内侧壁上与条形限位槽(17)对应的位置处固定安装有条形限位座(18)，所述条形限位座(18)处于条形限位槽(17)内，所述调节套管(14)上与条形限位座(18)对应的位置处开设有凹槽(15)，所述凹槽(15)内通过外螺纹与内螺纹配合安装有固定螺栓(5)，所述导向管(10)的直径与导向孔(7)的直径相同。
2.根据权利要求1所述的一种凡尔座的加工工艺，其特征在于：所述步骤一中，始锻温度为1150℃，终锻温度为950℃。
3.根据权利要求1所述的一种凡尔座的加工工艺，其特征在于：所述步骤二中，毛坯硬度为HB156-207。
4.根据权利要求1所述的一种凡尔座的加工工艺，其特征在于：所述步骤五中，喷嘴与工件表面的距离为100-150mm。
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