液压缸内孔刮削关键技术研究与应用.pdf

Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ N o ． 0 9 ． 2 0 1 3 液压缸 内孔刮削关键技术研究与应用 马 宝， 罗海霞 ， 王志远 ， 赵 勇 ， 李福 强 徐州徐工液压件有限公 司， 江苏 徐州2 2 1 0 0 4 摘要 内孔加工作为液压缸缸筒加工最关键工序 ， 其质量好坏直接影 响液压缸 的安全性 与可靠性 。 针对缸筒 内孔刮削之后端 口尺寸超 差问题 ， 根据缸筒刮削加工原理 ， 建立 缸体物理受力模型 ， 结合有限元技术 对缸 筒端 13刮削尺寸超差进行深入研究 。研究结果显示 刮削 倒角是影 响缸筒端 口刮削尺寸超差最 主要 因素 ， 并通过实验验证了结论的正确性 ， 为液压缸缸筒内孔加工提供理论参考 与指导。 关键词 液 压缸 ； 刮削 ； 尺寸超差 ； 有 限元 中图分类号 T H1 3 7 ． 5 1 文献标识码 A 文章编 号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 0 9 0 0 7 9 0 3 S t u d y a nd Ap p l i c a t i o n o f Ke y Te c h no l o g y f o r Hy d r a u l i c Cy l i n d e r S k i v i n g MA Bo o， LUO Ha i -x i a， WANG Zhi - yu a n， ZHA0 Yo n g， LI Fu qi a n g Xu z h o u X C MG H y d r a u l i c s C o ． ， L t d ． ，X u z h o u 2 2 1 0 0 4 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e i n n e r b o rin g o f h y d r a u l i c c y l i n d e r i s t h e mo s t k e y p r o c e s s ， t h e q u a l i t y o f wh i c h d i r e c t l y a f f e c t s s e c u rit y a n d r e l i a b i l i t y o f h y d r a u l i c c y l i n d e r s ．T h e i n n e r h o l e ma c h i n e d b y s k i v i n g t e c h n o l o g y ， e a s i l y l e a d i n g t o p r e s e n t d e f o r ma t i o n o f i n n e r h o l e ． On t h e b a s i s of s k i v i n g t h e o r y ， s t u d y i n g t h e r e a s o n of d e f o rm a t i o n b y b u i l d i n g t h e p h y s i c a l f o r c e mo d e l o f c y l i n d e r a n d f i n i t e e l e me n t ． T h e r e s u l t s s h o w s k i v i n g c h a mf e r i s t h e ma i n r e a s o n f o r s i z e d e f o rm a t i o n ． T h e e x p e ri me n t i mp r o v e c o r r e c t o f c o n c l u s i o n ， wh i c h o f f e rin g t h e p r o c e s s i n g o f h y d r a u l i c c y l i n d e r wi th t h e o ry r e f e r e n c e a n d t u t o r ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c c y l i n d e r ； s k i v i n g ； s i z e d e f o rm a t i o n； f i n i t e e l e me n t O 引言 液压缸在工程机械设备 中占有重要 的地位 ．是工 程机械 的执行元件 ． 其质量好坏直接影 响主机运行 的 安全性及可靠性【 ” 。 随着 刮削技术【z - 4 ] 的快速发展 ． 已被广泛应用于液 压缸缸筒的内孔加工 液压缸作为重要 的液压元件之 一 ，其各个组成零部件 的尺寸精度具有较高 的要求 。 缸筒作为油缸 的主要零部件 ．内孑 L 通过刮削加工后 ． 较容易产生不 同的缺 陷 ． 对油缸的质量及可靠性造成 很 大影响 ．缸筒刮 削后端 口尺寸超差 为主要 缺陷 之 收稿 日期 2 o 1 3 0 6 0 9 作者简介 马宝 1 9 8 5 一 ， 男 ， 江苏徐州人 ， 助理工程师 ， 硕士 ， 研究方 向先进 制造工艺 。 参 考 文 献 [ 1 】 张立红 ． P含量 对 N i P镀层 的性能 影响分 析[ J ] ． 洛 阳理 工学 院院报 ，2 0 0 9 ， 3 ． 【 2 】 I S O 4 5 2 7 1 9 8 7 E ， 自催化镍一 磷镀层技术要求及试验方法[ S ] ． [ 3 】 付 强． N i - P基 化学镀 在防腐 蚀方 面 的研 究【 D ] ． 大连 大连理 一 ． 一 直是提高液压缸质量及可靠性 的瓶颈 问题之一 【 5 1 6 ] 本文在研究影响缸筒 内孔刮削质量不同因素的基 础上 ．建立缸筒刮削加工时物理受力模型 ，利用有限 元软件 AB A Q U S对关键影响因子进行深入分析 ． 研究 结果显示刮削倒角是缸筒 内孔刮削端 口尺寸超差最主 要影 响 因素 利 用研 究 结 论 ，对 加 工 刮削倒 角 的工艺 方法进行改进 ．通过实验验证 ．验证 了分析结论的正 确性 ，极大提升 了油缸 的质量及可靠性 ，降低 了产品 不合格率 。 1 缸 筒 内孔 刮 削 端 口尺 寸 超差 影 响 因 素 分 析 缸筒从下料到成品 ． 需要经过多道工序 ， 每道工序 在不 同程度上影 响着缸筒 的最终加工 质量 本 文从 人 、 机 、 料 、 法 、 环 、 测角度对缸筒从原材料到 内孔刮削 工大学． 2 0 0 3 ． [ 4 ] 姜晓霞， 沈伟． 化学镀理论及实践嗍 ． 北京 国防工业出版社， 2 0 0 0 ． [ 5 】 周 玉． 材料分析方法[ M】 ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 0 ． 【 6 】 周荣 廷． 化学镀 镍 的原理 与工艺[ M 】 ． 北京 国防工业 出版社， 1 97 5． 7 9 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ， NO ． 0 9 ． 2 O1 3 2 ． 2缸筒 内孔 刮 削前 尺寸 对刮 削 后 内孔 尺寸 影响 研究 分析缸筒刮削前 内孑 L 圆度对刮削后 内孔圆度 的影 响 ．选取问题发生比较集 中的 A型与 B型产品作为样 本 ． 对每种产品采集 2 7组数据 。数据收集方法 内孔刮 削前距缸筒端 E l 距离 处 ， 垂直方向测量两个点 ， 并对 测量 的两个点做好标记 内孔刮削后测量对应做标记 的两个点 ． 记录数据。 图 6是 A型产品缸筒分析结果 ．图 7是 B型产 品 缸筒分析结果。图 6分析结果显示 ． 缸筒刮削之前内孔 尺寸上下偏差波动在 0 ． 1 0 ～ 0 ． 9 5 mm之间 ．刮削之后 内 孔尺寸上下偏差波动在 0 ． 0 4 ～ 0 ． 1 2 m m之间 图 7结果 显示 ．缸筒刮削之前 内孔尺寸上下偏差波动在 0 ． 1 0 ～ 0 ． 5 0 mm之 间 ．刮削 之 后 内孔 尺 寸上 下 偏 差 波 动在 0 ． 0 4 ～ 0 ． 1 2 mm之间 说明缸筒内孔刮削前尺寸对缸筒刮 削后 尺寸影响较小 ．刮削工艺可 以在一定程度上修 复 缸筒 内孔 圆度 ～ 4 -_ 6 _ 8 ． - 1 0 4 6 _1 8 _ 2 0 2 4 _ _ 2 6 _ | ，、 ， 、 ， 几 、￡ 一 ▲ J L一 一_ 、、 ． ， ， 、 I 、 、 ， 尸1 、 ， 、， 、 ， ’ ▲ J ■ 、’ ■、，、 ■ I、／V、， ， 、 V． ，一 、-，■V l ＼／一V ，V 弋， 一 一 ， ． m r 弋 _ 、 _ ， 、， 、 厂 ’ I i i ／ 、， ■ ■ 刮削前端 -,I ．- 刮 削前端 刮削后端 * 刮 削后端 口上偏差 口下偏差 口上偏差 口下偏差 图 6 A型产 品缸简刮削前后尺寸偏差 ． L ． r 一 咦 ；． 卞兵 幕 ‘ iA ‘ ’ t ． ， 、 采失韦， 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0 2 2 2 4．2 6 ． ．． 一 、 ＼ 、 、／ I 厂 ， 一 八 、 r I／ ◆ 刮 削前端 刮削前端 _ ． - 刮 削后端 * 刮 削后端 口上偏差 口下偏差 口上偏差 口下偏差 图7 B型 产 品 缸 简 刮 削 前 后 尺寸 偏 差 3 实验 验证 由上述分析结果 可知 ． 缸筒刮削倒角是缸筒 刮削 端 口尺寸超差最主要影响 因素。由于缸体 经过冷拔之 后存在壁厚偏差 ．车工在加工刮削倒角时加工方法不 正确 ． 综合影响下 ． 缸筒刮削倒角加工无法满足工艺技 术要求 。为了消除缸体壁厚偏差的影响 ， 在车刮削倒角 前需先车一段止 E 1 ． 车刮削倒角时应以内孔为基准 ， 顶 车刮削倒角 图 8是改进前后缸筒内孔刮削之后端 口 尺寸偏差的对 比．此 A型产品图纸要求缸筒 内孔尺寸 偏差为 0 0 ． 1 1 ， 图 8分析结果显示 ， 改进前缸筒内孔 刮削之后尺寸上 、 下偏差都超 出了图纸设计要求 ， 且尺 寸超 出较大 ， 致使缸筒为不合格产品 ； 改进后缸筒 内孑 L 刮削之后尺寸上 、 下偏差 比较接近 ， 且浮动较小 ， 数值 基本都在图纸设计要求范围之内。 0 O - 0 改进前缸筒 内孔 刮削后上偏差 ． r - 改进后缸筒 内孔 刮削后上偏差 改进前缸筒 内孔 刮削后下偏差 改进后缸筒 内孔 刮削后下偏差 图 8改 进 前 后 缸 筒 内 孔 刮 削 结 果对 比 4结 论 刮削加工工艺具有效率高、 精度高等特点 ， 被广泛 应用于无缝钢管内孔加工 ．但工件在加工过程中容易 产生各种不同的问题 ．缸筒端 E l 刮削尺寸超差作为产 生 问题之一 ．一直是刮削加工工艺高可靠性的瓶颈 问 题[7 1 。本文从人 、 机 、 料 、 法、 环、 测角度分析缸筒刮削尺 寸超差的影响 因素 ． 通过建立物理受力模型 ， 结合有限 元技术 ， 对缸筒端 1 1 刮削尺寸超差进行深入分析。分析 结果显示刮削倒角是缸筒端 口刮削尺寸超差最重要 因 素 。 实验也验证 了结论的正确性 。改进之后缸筒刮削端 口尺寸超差 问题得到有效控制 ．极 大提升了油缸缸筒 内孔加工的质量及产 品的合格率 ．从而最终保证 了油 缸 的可靠性及安全性 参考 文 献 【 1 】 耿丽霞． 复合镗滚 油缸 内孑 L 加工工 艺研究 [ J ] ． 机械制 造， 2 0 1 0 ， 1 ． [ 2 】 张世 良， 杨 晋平． 壳体缸 筒存在半孔 的滚压 加工工艺研 究[ J ] ． 机械制造与 自动化， 2 0 1 0 ， 6 ． 【 3 ] 吴 雄彪 ， 张雁平 ， 王志 明． 大直径油缸 内孑 L 镗一 滚 复合加工 工 艺[ J ] ． 制造技术 与机床， 2 0 0 8 ， 7 ． [ 4 ] 姬 爱玲， 陈科家， 罗红霞 ． 缸筒 内孑 L 的复合镗滚加 工【 J ] ． 新技 术 新工艺， 2 0 0 4 ， 7 ． [ 5 】 陈怀南． 加工缸体 内孑 L 的镗 滚头装 置的设计【 J 】 ． 机 床与液压 ， 2 0 0 6 ， 7 ． [ 6 】 A． H ． M． t e r Ho t e d e ， E ． L i p p e ， T ． P ． v a n d e r We i d e ． A p p l i c a t i o n s o f a C a t e g o r i c a l F r a me w o r k f o r C o n c e p t u a l D a t a M o d e l i n g [ J l ， A c t a I n f o r m a t i c a ， 1 9 9 7 ， 1 1 ． [ 7 ] 高 继 明． 复合 镗滚 油缸 内孑 L 加 工工 艺研究 [ D 】 ． 长春 吉林 大 学 ． 2 0 0 5 ． 81