以氣缸蓋噴油器襯套底孔為例，對環(huán)槽部位去毛刺工藝進行工藝分析。通過比較各種去毛刺工藝的效果及穩(wěn)定性，確定適合大批量生產(chǎn)線的去毛刺工藝，經(jīng)工藝試驗和批量加工驗證，具有良好的效果，徹底解決了密封環(huán)槽部位的毛刺問題。
01 序言
密封環(huán)槽是發(fā)動機零部件普遍使用的密封結(jié)構(gòu)，對保證發(fā)動機零部件水腔、油路等部位密封具有重要作用。典型的密封環(huán)槽結(jié)構(gòu)（見圖1）有氣缸蓋噴油器襯套底孔環(huán)槽部位等。
圖1 典型的密封環(huán)槽結(jié)構(gòu)
生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，環(huán)槽部位加工過程中產(chǎn)生的毛刺（見圖2）較多，裝配過程中會劃傷密封圈及其他零部件，造成氣缸蓋內(nèi)腔密封失效、漏水等。
圖2 環(huán)槽部位的毛刺
通過在環(huán)槽部位增加倒角，在一定程度上起到了去毛刺效果。但受切槽刀具制造精度、磨損等因素影響，增加倒角不能徹底地清除環(huán)槽部位毛刺。為此一些專家及工程技術(shù)人員對發(fā)動機零部件去毛刺的方法及技術(shù)進行了研究探索[1-3]。
本文以氣缸蓋噴油器襯套底孔環(huán)槽部位為例，對環(huán)槽部位去毛刺工藝進行研究，比較不同去毛刺工藝的效果及穩(wěn)定性，確定適宜大批量生產(chǎn)線的去毛刺工藝，徹底消除因毛刺而產(chǎn)生的質(zhì)量隱患，降低工序廢品率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
02去毛刺工藝設(shè)計
根據(jù)環(huán)槽部位毛刺特點及生產(chǎn)線現(xiàn)狀，同時考慮工藝方法的成本、效率，分析確定采用以下3種去毛刺工藝方法進行試驗。
2.1 普通鉸刀與浮動刀柄相結(jié)合的工藝
浮動去毛刺鉸刀結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由浮動刀柄、接桿和鉸刀組成。具體使用方法是將鉸刀安裝在浮動刀柄中，加工時刀具有一定的浮動空間，在浮動過程中切削刃將毛刺切削去除。
圖3 浮動去毛刺鉸刀結(jié)構(gòu)
2.2 金剛砂磨料棒與浮動刀柄相結(jié)合的工藝
金剛砂磨料棒去毛刺刀具結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要由浮動刀柄、接桿和金剛砂磨料棒組成。其中金剛砂磨料棒是常用的人工去毛刺工具，但人工操作工作量大、生產(chǎn)效率低，去毛刺效果一致性不好，難以適應(yīng)大批量生產(chǎn)需求。將金剛砂磨料棒進行改造后，與浮動刀柄相配合，實現(xiàn)設(shè)備自動去毛刺。
圖4 金剛砂磨料棒去毛刺刀具結(jié)構(gòu)
2.3 彈簧刀片去毛刺工藝
彈簧片壓緊式去毛刺刀具結(jié)構(gòu)如圖5所示，主要由硬質(zhì)合金刀片、銷軸、彈簧片、緊固壓條、螺釘、刀桿及刀體組成。刀片可繞軸旋轉(zhuǎn)，彈簧片產(chǎn)生的彈力保證切削過程中切削刃壓緊環(huán)槽棱邊（工件毛刺部位），定點清除毛刺。彈簧片壓緊、刀片可轉(zhuǎn)動式刀具實物如圖6所示。
圖5 彈簧片壓緊式去毛刺刀具
圖6 彈簧片壓緊、刀片可轉(zhuǎn)動式刀具
03 去毛刺工藝試驗驗證
以噴油器襯套底孔φ30H7、切槽φ35.4H9的柴油機氣缸蓋為試切工件，對不同去毛刺工藝方案進行驗證。試驗前對試切工件密封環(huán)槽部位毛刺情況進行觀察、拍照記錄，切槽部位外側(cè)存在明顯毛刺。內(nèi)窺鏡拍攝的切槽部位毛刺如圖7所示。
圖7 內(nèi)窺鏡拍攝的切槽部位毛刺
試驗前對試驗對象底孔φ30H7進行測量記錄，底孔直徑合格。
試驗驗證過程中按規(guī)定對機床進行檢查和調(diào)整，確認(rèn)去毛刺刀具安裝正確到位，夾具定位準(zhǔn)確、夾緊可靠，程序及參數(shù)正確。
3.1 采用普通鉸刀去毛刺效果
首先使用φ29.99mm鉸刀進行試驗。將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。加工完畢后檢查發(fā)現(xiàn)，10個工件密封環(huán)槽部位毛刺均被去除，但其中8個工件底孔被二次切削，經(jīng)測量，底孔局部直徑超差。分析確定φ29.99mm去毛刺鉸刀破壞了已精加工的底孔。將鉸刀直徑依次磨小至φ29.96mm、φ 29.93mm和φ29.90mm，各加工10個工件進行試驗，發(fā)現(xiàn)主要存在2種結(jié)果：①密封環(huán)槽部位毛刺被去除，底孔被二次加工，但去毛刺鉸刀破壞了已精加工的底孔。②底孔完好，但毛刺去除不徹底。采用鉸刀與浮動刀柄相結(jié)合的工藝方案去毛刺，存在底孔被二次加工或毛刺去除不徹底問題，該方法不適用于批量產(chǎn)品生產(chǎn)。
3.2 采用金剛砂磨料棒去毛刺效果
根據(jù)采用鉸刀去毛刺的經(jīng)驗，使用φ29.96mm金剛砂磨料棒進行試驗。將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，加工完畢后檢查發(fā)現(xiàn)，10個工件密封環(huán)槽部位外側(cè)毛刺均被去除；底孔孔壁有明顯刀痕，為金剛砂磨料棒磨削痕跡。經(jīng)測量，底孔表面粗糙度合格，底孔直徑合格，底孔未被破壞。
進一步對密封環(huán)槽部位去毛刺效果進行觀察，發(fā)現(xiàn)10個工件密封環(huán)槽部位內(nèi)側(cè)均存在少量毛刺（見圖8）。根據(jù)試驗前對試切工件密封環(huán)槽部位毛刺情況位進行觀察、拍照記錄以及金剛砂磨料棒結(jié)構(gòu)特點，分析確認(rèn)使用金剛砂磨料棒去毛刺過程中，將部分外側(cè)毛刺推向了密封環(huán)槽內(nèi)側(cè)。
圖8 密封環(huán)槽部位內(nèi)側(cè)毛刺
采用金剛砂磨料棒與浮動刀柄相結(jié)合的工藝方案去毛刺，存在金剛砂磨料棒將外側(cè)毛刺推向密封環(huán)槽內(nèi)側(cè)問題，該方法不適用于批量產(chǎn)品生產(chǎn)。
3.3 采用彈簧刀片去毛刺效果
采用彈簧刀片刀具去毛刺時，機床及刀具動作順序為：機床主軸不旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，刀具進入密封環(huán)槽中部→機床主軸旋轉(zhuǎn)→機床主軸前進，去除密封環(huán)槽一側(cè)毛刺→機床主軸后退，去除密封環(huán)槽另一側(cè)毛刺→刀具返回密封環(huán)槽中部→機床主軸停轉(zhuǎn)→刀具退出工件。
采用彈簧刀片刀具去毛刺方案，由于對加工程序的要求與前兩種方案不同，因此編制了新的機床運行程序，對程序及參數(shù)進行調(diào)試后進行試驗。使用理論加工直徑30mm的彈簧刀片刀具進行試驗。將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。加工完畢后檢查發(fā)現(xiàn)，10個工件密封環(huán)槽部位大的毛刺被去除，但倒角邊緣仍存在較小的毛刺。倒角較大處產(chǎn)生的二次毛刺如圖9所示。
圖9 倒角較大處產(chǎn)生的二次毛刺
根據(jù)試驗前對試切工件密封環(huán)槽部位毛刺情況進行觀察、拍照記錄以及彈簧刀片刀具特點，分析確認(rèn)7個試切件密封環(huán)槽部位去毛刺效果不徹底的原因是刀片未到達倒角邊緣時停止了工進，導(dǎo)致倒角邊緣產(chǎn)生較小的二次毛刺。若加大工進行程，會使倒角長度超過圖樣要求，不利于密封。
根據(jù)第一輪試驗情況，重新準(zhǔn)備密封環(huán)槽部位不帶倒角的工件進行試驗。試驗前對試切工件密封環(huán)槽部位毛刺情況進行觀察、拍照記錄。
使用理論加工直徑30mm的彈簧刀片刀具，連續(xù)加工10個密封環(huán)槽部位不帶倒角的工件。加工后用內(nèi)窺鏡對切槽部位進行觀察，10個工件密封環(huán)槽部位毛刺徹底去除。切槽處不帶倒角去毛刺效果如圖10所示。
圖10 切槽處不帶倒角去毛刺效果
將試切件解剖（見圖11）觀察，密封環(huán)槽部位外側(cè)、內(nèi)側(cè)無毛刺，效果良好。
圖11 試切件解剖
對去毛刺前后工件進行對比，發(fā)現(xiàn)在去除毛刺的同時，試切件還出現(xiàn)了以下情況。
1）環(huán)槽邊緣處形成了0.3～0.5mm的倒角且輪廓均勻，滿足圖樣要求。該處倒角大小可通過更換刀具中的彈簧片進行控制，可以接受。
2）孔壁上形成了兩道劃痕，可目測，用手觸摸時與無劃痕處同樣平滑；用高精度三坐標(biāo)掃描儀測量孔壁，劃痕處數(shù)值沒有波動。經(jīng)分析，該兩道劃痕為刀具快進、快退時留下的痕跡，是刀片球形頭部（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、刀具彈簧片規(guī)格等有關(guān)，屬正?，F(xiàn)象，非劃傷。解剖檢測無觸摸感，裝襯套進行氣密試驗，無漏氣現(xiàn)象，檢查孔徑，去毛刺前后孔徑未發(fā)生變化。綜合以上因素，可判斷劃痕為正?，F(xiàn)象，未劃傷工件，可以接受。
圖12 刀片球形頭部
04 批量加工驗證
根據(jù)去毛刺工藝試驗結(jié)果，將帶彈簧刀片去毛刺刀具的工藝方法應(yīng)用在生產(chǎn)線中。連續(xù)批量生產(chǎn)300個零件，去毛刺效果良好且穩(wěn)定。
05 結(jié)束語
針對發(fā)動機零部件密封環(huán)槽部位的毛刺問題，設(shè)計了3種去毛刺工藝方案并進行試驗驗證，試驗程序合理。根據(jù)工藝試驗、批量加工驗證結(jié)果判斷，采用彈簧刀片刀具去毛刺工藝方法去毛刺效果良好，徹底解決了發(fā)動機零部件密封環(huán)槽部位的毛刺問題。
（轉(zhuǎn)載）
