阀体梯形螺纹卡滞故障的分析及解决.pdf

阀 体 梯 形 螺 纹 卡 滞 故 障 的 分 析 及 解 决 口吴维设 口侯朋 口曹或 中国空 空导 弹研究 院河南洛 阳4 7 1 0 9 9 摘要 针对 阀体右端梯形螺纹在装配后 经常 出现环规检 查卡滞拧 不到底现 象，通过从零件加工到装配的全过程追 踪 ， 并应用有限元分析得 出导致该卡滞现 象的主要 原因， 根据理论计算量化 其变形量 ， 并在螺纹加 工过程 中进行相应 补偿 ， 解决 了梯形螺纹卡滞现 象。 关键词 三针法测量扭矩 系数 预紧力 中径补偿 中图分类号 T H1 6 1 ． 5 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 0 4 9 9 8 2 0 1 5 0 6 0 0 5 7 0 3 阀 体 是 某 型 号 氮 气 瓶 上 最 主 要 的 结 构 件 之 ～ ． 如 图 1所 示 。 该 零 件 右 端 的 美 制 梯 形 螺 纹 属 于 非 标 螺 纹 图 中 标 记 的 位 置 ， 中 径 值 为 2 8 ． 9 8 ， 为 此 专 门 设 计 制 造 了 专 用 螺 纹 环 规 对 其 进 行 检 查 验 收 。 经 检 验 合 格 的 螺 纹 在 装 配 时 却 经 常 出 现 螺 纹 卡 滞 拧 不 到 底 的 现 象 。 因 此 ， 必 须 查 明 导 致 该 现 象 的 主 要 原 因并 制 定 解 决 方 案 。 1 故 障原 因分 析验证 1 ． 1 物 理 分 析 用 螺 纹 环 规 简 称 环 规 对 卡 滞 的 螺 纹 进 行 复 测 ， 证 实 确 实 拧 不 到 底 ， 部 分 甚 至 不 能 引 头 ， 但 零 件 入 库 时 该 螺 纹 用 环 规 检 测 是 合 格 的 。 经 初 步 分 析 ， 该 梯 形 螺 纹 是 入 库 后 发 生 变 形 ，导 致 部 分 零 件 出 现 环 规 卡 滞 拧 不 到 底 。 对 螺 纹 中 径 变 大 和 环 规 卡 滞 进 行 分 析 ， 共 总 结 出 如 下 2种 可 能 。 收稿 日期 2 0 1 4年 1 2月 1 脏 物 的影 响 。 取 出环 规 检 查 不 合 格 的零 件 ， 将 零 件 与 环 规 用 清 洗 剂 进 行 清 洗 ， 并 用 毛 刷 刷 洗 ， 再 将 零 件 与 环 规 旋 合 ， 部 分 零 件 通 过 检 验 合 格 ， 经 检 测 几 个 螺 纹 后 ， 环 规 重 新 出 现 黑 色 脏 物 。 证 明 脏 物 的 确 是 造 成 卡 滞 的 因 素 之 一 。 分 析 原 因 ， 当 环 规 与 阀 体 的 梯 形 螺 纹 在 多 次 旋 合 后 会 产 生 少 量 的 脏 物 。环 规 内径 与 螺 纹 间 的 空 间 本 来 就 很 小 ． 这 些 脏 物 在 螺 纹 旋 合 中 就 会 出 现 卡 滞 现 象 。 2 检 查 加 工 过 程 中产 生 的 应 力 影 响 。 通 过 对 整 个 加 工 过 程 的 梳 理 ，可 能 导 致 零 件 变 形 的 因 素 是 在 加 5 1 2 螺 纹 时 的 装 夹 变 形 ， 加 工 完 成 后 零 件 存 在 残 余 应 力 ， 在 后 续 铣 螺 纹 引 导 和 收 尾 的 工 序 中 ，使 应 力 释 放 产 生 螺 纹 变 形 ． 以 及 零 件 在 钝 化 处 理 时 ． 在 7 0。 C槽 液 加 温 时 加 剧 应 力 释 放 产 生 变 形 。分 别 安 排 各 工 序 对 螺 纹 进 行 监 测 。 同 时 分 别 在 机 床 上 和 取 下 后 分 别 进 行 检 测 ， 经 过 两 个 小 批 次 的 跟 踪 检 测 ， 发 现 各 处 螺 纹 都 检 测 正 常 ， 没 有 明 显 变 化 ． 因 此 ， 加 工 装 夹 及 钝 化 处 理 不 是 造 成 零 和 ／ 5 1 2站 数 瓶 颈 工 位 时 间 x l O 0 ％ 3 1 4 ． 4 ／ 6 x 5 7 1 0 0 ％ 91 ． 9 3％ 。 由 平 衡 率 可 以看 出 ， 新 生 产 线 的 平 衡 性 很 好 ， 其 根 本 原 因 在 于 每 一 个 单 独 工 位 上 都 可 以 实 现 干 或 湿 两 面 的 装 配 ， 这 对 生 产 线 的 线 平 衡 提 供 了 有 利 条 件 。 线 平 衡 率 由 7 9 ． 8 3 ％提 高 到 了 9 1 ． 9 3 ％ ， 提 高 了 1 2 ． 1个 百 分 点 。 3结束 语 在 汽 车 零 部 件 中 ， 汽 车 门 板 项 目 由 于 零 件 型 号 的 多 样 性 ，在 生 产 线 规 划 初 期 就 需 要 使 用 精 益 生 产 的 理 念 进 行 合 理 的 规 划 。 本 文 在 基 于 精 益 理 念 的 汽 车 门 板 生 产 线 规 划 的 实 例 运 用 ，对 精 益 生 产 的 理 念 在 汽 车 行 业 生 产 线 规 划 及 优 化 中 的 推 广 应 用 ，将 起 到 参 考 与 借 鉴 的 作 用 。 机械制造 5 3卷 第 6 1 0期 参 考 文 献 J o n e s D T著 ， 沈希瑾 ， 李京生 ， 周亿 俭 ， 等译． 改变世界 的 机器 [ M] ． 北京 商务 出版社， 1 9 9 9 ． 刘春荣 ， 齐元胜 ， 杨明忠． 现代 制造系统 中的人 因工 程 [ J ] ． 机械设计与制造工程 ， 2 0 0 2 ， 3 1 1 4 5 4 7 ． 李华 增， 孙小 明． 生产现场 系统改善 的应 用性研究[ J ]． 工业工程与管理， 2 0 0 4 2 8 1 - 8 6 ． To ma s z S o b c z y k ，T o ma s z Ko c h ．A Me t h o d F o r m E a s u r i n g Op e r a t i o n a l a n d F i n a n c i al P e rf o r ma n c e o f a P r o d u c t i o n Va l u e S t r e a m 『 J ] ． T h e I n t e r n a t i o n a l F e d e r a t i o n f o r I n f o r m i o n Pro c e s s i n g ， 2 0 0 8 ， 2 5 7 1 1 5 1 - 1 6 3 ． 王立勇 ， 徐克林． 装配线平衡 中统计波动 问题仿真研究 [ J ] ． 工 业 工 程 ， 2 0 0 7， 1 0 2 1 2 5 1 2 9 ． △ 编 辑 小 前 2 01 5／ 6 1 j 1j] j 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 实验前 中径 J】lf值 实验后中径 肘 值 编号 综合 后端 前端 测量结果 综合 后端 前端 测量结果 1 3 3 ． O 7 3 3 ． 0 3 3 3 ．0 8 合格 3 3 ．0 7 3 3 ．0 6 3 3 ． 0 8 合格 2 3 3 ． O 8 3 3 ． 0 4 3 3 ． 0 8 5 合格 3 3 ．O 8 3 3 ．0 7 3 3 ． 0 8 5 合格 3 3 3 ． O 8 3 3 ． 0 3 5 3 3 ．0 9 合格 3 3 ． O 8 3 3 ． 0 7 5 3 3 ． 0 9 合格 4 3 3 ． 1 0 3 3 ．O 5 3 3 ． 1 1 合格 3 3 ． 1 0 3 3 ． O 8 3 3 ． 1 1 合格 5 3 3 ． O 9 3 3 ．04 3 3 ． 0 9 5 合格 3 3 ．O 9 3 3 ． 0 7 5 3 3 ．0 9 5 合格 4 ． 8 3 ] 0 - 2 mm ， 而 其 中 径 公 差 为 0 ． 1 6 mm， 螺 纹 前 后 两 端 的 变 形 量 占 整 个 公 差 带 的 1 8 ． 7 5 ％ 和 3 0 - 3 ％ ， 这 也 较 好 地 解 释 了 为 何 出 现 大 部 分 螺 纹 拧 不 到 底 的 问 题 。 确 地 测 量 螺 纹 的 变 形 情 况 ， 因 此 在 使 用 三 针 法 测 量 螺 纹 中径 时 ， 对 该 段 螺 纹 前 后 段 进 行 分 段 测 量 ， 如 图 5所 示 ， 其 实 验 数 据 见 表 1 。 通 过 该 5组 数 据 的 实 验 结 果 ．验 证 了 中 径 按 倒 锥 度 加 工 方 案 的 可 行 性 。 随后 将 现 场 分 出 2 5件 ， 按 此 方 案 进 行 验 i i E． 加 工 后 的 螺 纹 用 环 规 和 三 针 检 测 合 格 ． 并 在 装 配 后 重新 用 环 规 进 行 测 试 ， 全 部 检 验 合 格 。之 后 ， 又 按 此 方 案 加 工 出 5 0件 ， 同 样 全 部 合 格 ， 证 明原 因 分 析 到 位 ， 措 施 有 效 ， 为 阀体 今 后 的生 产 提 供 了 可 靠 的保 障 。 2解 决措施 3结论 2． 1 增 大 螺 距 由 上 述 分 析 可 知 ． 阀 体 梯 形 螺 纹 卡 滞 的 主 要 原 因 是 装 配 前 盖 时 的 预 紧 力 造 成 了螺 纹 压 缩 变 形 ，其 螺 距 的 压 缩 量 平 均 为 0 ． 0 0 7 mm。 为 了 解 决 该 问 题 ， 可 以 在 加 工 螺 纹 时 对 其 压 缩 量 进 行 预 先 补 偿 ． 即 在 零 件 加 工 时 将 梯 形 螺 纹 的 螺 距 由 5 ． 0 8 mm 加 工 到 5 ． 0 8 5 r n m． 这 样 装 配 变 形 后 其 螺 距 将 由 零 件 状 态 的 5 ． 0 8 5 mm 恢 复 为 5 ． 0 8 mlT l ， 理 论 上 可 以 解 决 该 问 题 。 但 经 过 分 析 研 究 ，要 想 通 过 更 改 螺 距 的 方 式 来 补 偿 变 形 量 ，则 x ,-j - 于 加 工 出 来 的 螺 纹 中 径 也 要 通 过 计 算 进 行 补 偿 ， 而 测 量 其 补 偿 后 的 螺 纹 需 要 重 新 设 计 专 用 量 具 ， 同 一 螺 纹 使 用 两 种 测 量 工 具 对 其 质 量 无 法 控 制 。 2_ 2 中 径 补 偿 根 据 压 紧 后 阀 体 变 形 的 力 学 分 析 ，将 阀 体 上 螺 纹 采 用 在 公 差 要 求 范 围 内 变 中径 的 方 式 加 工 进 行 变 形 补 偿 ， 即 中 径 在 整 段 螺 纹 长 度 上 按 倒 锥 度 加 工 ， 这 样 可 以 补 偿 拧 人 前 盖 后 的 正 锥 度 变 形 。 根 据 计 算 结 果 ， 后 端 中 径 变 大 的 平 均 值 为 4 ． 8 31 0 mm， 加 工 锥 度 的 直 径 差 取 O ． 0 5 mm， 现 场 针 对 该 方 案 加 工 出 5件 实 验 件 ， 由 机械制造 s 3卷 第 6 1 0期 1 由 于 梯 形 螺 纹 牙 型 角 小 ， 如 果 有 预 紧 力 将 会 使 螺 距 变 形 ， 特 别 对 压 缩 中 径 公 差 的 阀 体 梯 形 螺 纹 影 响 较 大 。 阀 体 梯 形 螺 纹 卡 滞 主 要 为 装 配 内 孔 的 堵 盖 后 受 力 变 形 所 致 ，梯 形 螺 纹 与 螺 纹 环 规 摩 擦 易 产 生 脏 物 也 是 造 成 螺 纹 卡 滞 的 因 素 之 一 。 2 通 过 理 论 计 算 或 数 理 统 计 确 定 变 形 量 ， 根 据 变 形 量 进 行 相 应 补 偿 是 机 械 加 工 中解 决 零 件 变 形 和 让 刀 的 一 种 有 效 措 施 。 参 考 文 献 [ 1 ] 材料手册 金属 [ Z] ． 上海航天局第八O七研究所． [ 2 ] 郭卫凡 ， 黄文建． 力矩法控制螺栓预 紧力 的准 确度分析 [ J ] ． 科技信 息 ， 2 0 1 1 2 5 7 6 7 7 ． [ 3 ] 汪玉 平． 车工 技术 问答 [ M] ． 郑 州 河 南科 学技 术 出版 社 ， 2 009 ． [ 4 ] 孙 志芳． 美制 梯形 螺纹 A C ME 的三 针测 量法 [ J ] ． 科 技 视 界 ， 2 0 1 2 3 9 6 9 8 ． [ 5 ] 胡祖荫． 螺 纹单一 中径 与作用 中径 的检测及 验收 [ M] ． 北 京 中国标准 出版社 ． 1 9 9 8 ． △ 编 辑 丁 罡 2 0 1 5 ／ 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m