01

前言

密封槽是發(fā)動機零件廣泛使用的密封結(jié)構(gòu)，對保證發(fā)動機零件水腔、油路等部位的密封起著重要作用。典型的密封環(huán)槽結(jié)構(gòu)(見圖1)包括氣缸蓋噴油器襯套底孔的環(huán)槽等。

在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，環(huán)槽加工過程中產(chǎn)生的毛刺(見圖2)較多，在裝配過程中會劃傷密封圈等零件，導(dǎo)致缸蓋腔密封失效漏水。

通過在環(huán)槽上加倒角，在一定程度上達到去毛刺的效果。但是，由于開槽工具的制造精度和磨損，增加倒角并不能完全去除環(huán)槽處的毛刺。為此，一些專家和工程師對發(fā)動機零件去毛刺的方法和技術(shù)進行了研究和探索[1-3]。

以氣缸蓋噴油器襯套底孔環(huán)形槽為例，研究了環(huán)形槽的去毛刺工藝，比較了不同去毛刺工藝的效果和穩(wěn)定性，確定了適合大批量生產(chǎn)線的去毛刺工藝，徹底消除了毛刺帶來的質(zhì)量隱患，降低了工藝廢品率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

02

去毛刺工藝設(shè)計

根據(jù)環(huán)槽毛刺特征和生產(chǎn)線現(xiàn)狀，綜合考慮工藝方法的成本和效率，分析確定了以下三種去毛刺工藝方法進行試驗。

2.1普通鉸刀與浮動柄結(jié)合的過程

浮動去毛刺鉸刀的結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由浮動手柄、連桿和鉸刀組成。具體使用方法是將擴孔器安裝在浮動手柄中。加工時，刀具有一定的浮動空間。在浮動過程中，刃口切斷毛刺。

2.2金剛砂研磨棒與浮動手柄結(jié)合技術(shù)

如圖4所示，金剛砂磨條的毛刺刀具結(jié)構(gòu)主要由浮動手柄、連桿和金剛砂磨條組成。其中金剛砂磨條是常用的手工去毛刺工具，但其工作量大、生產(chǎn)效率低、去毛刺效果一致性差，難以滿足大批量生產(chǎn)的需要。改造后的金剛砂磨桿與浮動手柄配合，實現(xiàn)了設(shè)備的自動去毛刺。

2.3彈簧片去毛刺工藝

如圖5所示，壓刃去毛刺工具的結(jié)構(gòu)主要由硬質(zhì)合金刀片、銷軸、彈簧片、緊固帶、螺釘、刀桿和刀體組成。刀片可以繞軸旋轉(zhuǎn)，彈簧產(chǎn)生的彈力保證切削過程中刀刃壓住環(huán)槽邊緣(工件的毛刺部分)，定點去除毛刺。帶有彈簧按壓和可旋轉(zhuǎn)刀片的物理工具如圖6所示。

03

去毛刺工藝的實驗驗證

以帶有噴油器襯套底孔φ30H7和缺口φ35.4H9的柴油機氣缸蓋為試切工件，驗證了不同的去毛刺工藝方案。試驗前對試切工件的密封圈凹槽毛刺進行了觀察和拍照，凹槽外側(cè)有明顯的毛刺。內(nèi)窺鏡下切跡處的毛刺如圖7所示。

試驗前對試驗對象的底孔φ30H7進行測量并記錄，底孔直徑合格。

試驗時按規(guī)定檢查調(diào)整機床，確認去毛刺刀具安裝正確，夾具定位準確，夾緊可靠，程序和參數(shù)正確。

3.1普通鉸刀去毛刺效果

首先，使用φ29.99mm擴孔器進行測試。工件在夾具中定位夾緊，機床按程序自動運行連續(xù)加工10個工件。加工后發(fā)現(xiàn)有10個工件的密封圈槽毛刺被去除，但有8個工件的底孔被切割了兩次。測量后，底孔的局部直徑超出公差。確定是φ29.99mm去毛刺鉸刀破壞了成品底孔。鉸刀依次磨到φ29.96mm、φ 29.93mm、φ29.90mm，分別加工10個工件。發(fā)現(xiàn)主要有兩個結(jié)果:①去除了密封圈槽的毛刺，加工了兩次底孔，但去毛刺鉸刀破壞了成品底孔。②底孔完好，但毛刺去除不徹底。采用鉸刀和浮動柄結(jié)合的方式去毛刺，存在底孔兩次加工或毛刺去除不徹底的問題。這種方法不適合批量生產(chǎn)。

3.2金剛砂研磨棒的去毛刺效果

根據(jù)用鉸刀去毛刺的經(jīng)驗，試驗使用了φ29.96mm的金剛砂磨桿。工件在夾具中定位夾緊，機床按程序自動運行，連續(xù)加工10個工件。加工后發(fā)現(xiàn)10個工件的密封圈槽外側(cè)毛刺被去除。井底孔壁有明顯的刀痕，是金剛砂磨桿的磨痕。經(jīng)測量，底孔表面粗糙度合格，底孔直徑合格，底孔無破損。

進一步觀察密封圈槽的去毛刺效果，發(fā)現(xiàn)10個工件的密封圈槽內(nèi)側(cè)有少量毛刺(見圖8)。根據(jù)試驗前對被切割工件密封圈槽毛刺位置的觀察、拍照記錄和金剛砂磨條的結(jié)構(gòu)特征，分析確認了金剛砂磨條在去毛刺過程中，部分外部毛刺被推向了密封圈槽的內(nèi)側(cè)。

采用金剛砂磨桿和浮動手柄相結(jié)合的方式去毛刺，存在金剛砂磨桿將外毛刺推向密封圈槽內(nèi)側(cè)的問題。這種方法不適合批量生產(chǎn)。

3.3彈簧刀片的去毛刺效果

用彈簧片刀具去毛刺時，機床和刀具的動作順序是:機床主軸不旋轉(zhuǎn)時，刀具進入密封圈槽中部→主軸旋轉(zhuǎn)→主軸前進，去除密封圈槽一側(cè)的毛刺→主軸后退，去除密封圈槽另一側(cè)的毛刺→刀具回到密封圈槽中部→主軸停止旋轉(zhuǎn)→刀具退出工件。

采用彈簧刀去毛刺方案。由于加工程序的要求與前兩種方案不同，所以編制了新的機床運行程序，并對程序和參數(shù)進行了調(diào)試和測試。實驗是用理論加工直徑為30毫米的彈簧刀刀具進行的。工件在夾具中定位夾緊，機床按程序自動運行連續(xù)加工10個工件。加工后發(fā)現(xiàn)10個工件密封圈槽內(nèi)的大毛刺被去除，但倒角邊緣仍有小毛刺。在較大倒角處產(chǎn)生的二次毛刺如圖9所示。

根據(jù)試驗前對試切工件密封圈槽毛刺的觀察、拍照記錄和彈簧刀片刀具的特征，確認7個試切件密封圈槽去毛刺效果不完全是由于刀片在到達倒角邊緣前停止工作，導(dǎo)致倒角邊緣出現(xiàn)較小的二次毛刺。如果增加工序，倒角長度會超過圖紙要求，不利于密封。

根據(jù)第一輪試驗，重新準備密封環(huán)槽無倒角的工件進行試驗。試驗前，觀察并記錄試切工件密封圈槽處的毛刺。

使用理論加工直徑為30毫米的彈簧刀，連續(xù)加工10個在密封環(huán)的凹槽中沒有倒角的工件。加工后用內(nèi)窺鏡觀察切口，10個工件密封圈槽內(nèi)的毛刺全部去除。圖10顯示了切口處沒有倒角的去毛刺效果。

解剖標本后發(fā)現(xiàn)，密封圈槽內(nèi)外無毛刺，效果良好。

通過對比去毛刺前后的工件，發(fā)現(xiàn)在去毛刺的同時，試件也出現(xiàn)了以下情況。

1)環(huán)槽邊緣形成0.3~0.5mm的倒角，輪廓均勻，滿足圖案要求?？梢酝ㄟ^改變刀具中的彈簧片來控制倒角，這是可以接受的。

2)孔壁上形成兩道劃痕，肉眼可見。用手觸摸時，它們和沒有劃痕的一樣光滑；用高精度三坐標掃描儀測量孔壁，劃痕處的數(shù)值沒有波動。經(jīng)分析，這兩道劃痕是刀具快進快退留下的痕跡，是刀具球形頭(見圖12)與孔壁接觸留下的痕跡。痕跡的明顯程度與工件材料、刀具彈簧的規(guī)格等有關(guān)。，這是正常現(xiàn)象，不是擦傷。解剖沒有手感，帶襯套氣密測試，不漏氣，檢查孔徑，去毛刺前后孔徑?jīng)]有變化。綜合以上因素，可以判斷劃傷屬于正?，F(xiàn)象，工件沒有劃傷，可以接受。

04

批處理驗證

根據(jù)去毛刺工藝試驗結(jié)果，將彈簧刀去毛刺的工藝方法應(yīng)用于生產(chǎn)線。連續(xù)批量生產(chǎn)300個零件，去毛刺效果好且穩(wěn)定。

05

結(jié)束語

針對發(fā)動機零件密封圈槽內(nèi)的毛刺問題，設(shè)計并試驗了三種去毛刺工藝方案，試驗程序合理。根據(jù)工藝試驗和批量加工驗證結(jié)果，彈簧片刀具去毛刺效果良好，徹底解決了發(fā)動機零件密封圈槽內(nèi)的毛刺問題。