电动气阀副阀体环形槽的加工.docx
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1、1序言作为姿轨控发动机可靠工作的重要组成部分,电动气阀以电磁铁为驱动元件,直接或间接地驱动阀芯运动来实现液体或气体的接通、关断。副阀体是电动气阀控制气路部分线圈组件的主体结构件,是为电磁阀提供可靠密封、灵活运动的关键零件,其尺寸及几何精度要求高,材料特殊,工艺性复杂,特别是轴向环形槽的加工难度很大。副阀体加工质量的好坏直接影响着电动气阀的性能。本文将对两种不同的加工方法进行对比,选取最优方法,从而实现副阀体的高质量、高效率加工。2副阀体环形槽结构图1为电动气阀副阀体结构,其外形为典型的轴盘结构,内部含有环形槽和活门座。环形槽外径为5.7mm,内径为3.5mm,深度9.4mm此种结构环形槽有明显
2、的加工难点,即槽窄小,槽宽仅11mm,深度较深,在加工环形槽时还需考虑不能伤到活门座部位。0.83副阀体环形槽加工难点分析在副阀体环形槽端口有一活门座,选择加工方法时,既要保证尺寸合格,也要保证加工过程中不损伤活门座,其加工难点分析如下。(1)原材料冷加工性能差副阀体材料为高饱和磁感应强度铁钻合金1J116,即耐蚀软磁合金,具有较高的饱和磁感和居里温度,在高湿度的活性介质中具有高的耐蚀性,适用于无保护层工作的各种电磁铁的磁导体、风动阀和液压阀磁导体,是液体火箭发动机各类阀体的常用材料之一。耐蚀软磁合金材料相对较软,内部存在着有序结构,冷加工时容易脆裂,同时因其合金中存在碳、氮和氧等原子,这些原
3、子聚集在晶界处,使得软磁合金的脆性增加,所以冷加工时,在转速较低的情况下易出现粘刀现象,导致零件表面粗糙。在刀具及加工参数不合理的情况下,零件薄壁处易出现裂纹。(2)环形槽结构复杂环形槽深度为9.4mm,从端面到槽底的深度为36mm,要求冷加工时刀具的刀杆足够长。长的刀杆会造成加工时刀尖的摆动量变大,振动量级变大。环形槽槽宽只有11mm,中心为f1.8mm的通孔,端面还存在起密封作用的活门座。在冷加工时,刀具的设计,加工参数的确定,切削液、加工方式的选择以及切屑的排出等,均是需要解决的难点问题。根据环形槽结构特点,选择两种不同的加工方法即电火花加工和机械加工进行研究,通过对两种方法进行对比彳导
4、出合理的加工参数及合适的加工方法。4电火花加工电火花加工工艺是环形槽结构加工的常用方法,与传统机械加工方法相比,具有以下优点:在加工过程中无机械力,可加工刚性较差的薄壁、深孔及复杂结构内腔。加工时采用电极及工件间隙放电方式进行,可实现任何高硬度的导电材料产品加工。无复杂的切削运动,可加工形状复杂零件,易于提高自动化程度。(1)电极材料的选择电火花加工常用的电极材料有石墨、CU或W等单金属、CU或W基合金、聚合物复合材料和金刚石等,选择电极材料时,应考虑电极的可制造性及加工成本。在普通应用场合,宜选用廉价的纯铜材料;在环形槽宽度较小时,环形电极壁厚0.5mm,宜采用不变形的石墨材料;对于精度要求
5、高的产品,可采用抗损耗能力强的铜管或银铝合金电极材料。因电动气阀副阀体产品符合一般使用条件,所以电极采用纯铜材料(T2)。(2)电极结构设计环形槽加工分为粗加工和精加工,两道工序所用电极结构相同,均由夹持部位、排气孔和加工面3部分组成。电极结构及实物如图2所示,其中设置排气孔的主要目的是防止拉弧等放电不稳定现象的发生,排气孔直径一般为12mm0电极内外加工面均匀放缩(61=62),且放缩量与理论环形槽距离030mm,以防高温的电腐蚀颗粒在活门座部位飞溅黏附。环形电极加工面部分(f内、f外)的加工精度应控制在0.0Imm。图2电极结构及实物(3)加工方式环形槽粗加工采用无摇动直线加工方式,底端留
6、余量为0.2Omnh高速抬刀;精加工采用先直线、后圆形摇动进入的加工方式,微小抬刀。(4)加工设备在AM451.s电火花放电加工设备上进行加工,产品实物如图3所示。图3电火花加工产品实物(5)电火花加工存在的问题加工效率低,单件阀体电火花加工时间为2.53.0ho电加工后阀体密封部位如图4所示,环形槽端面密封唇出现损伤。此缺陷产生的机理为电火花加工过程中,在加工区产生大量的蚀除物,其中部分蚀除物在电极进入过程中沿f3.5mm圆柱面经密封唇部位向槽外运动,受到密封唇的阻挡而逐渐形成聚集,当聚集到一定程度后,部分聚集物与电极接触发生放电,经聚集物传递后,电加工蚀除物结合到基体上或在基体表面形成放电
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