去除铸造盲孔环形铁屑的新型刀具设计.pdf

液压气动与密封/2 0 2 4年第1期doi:10.3969/j.issn.1008-0813.2024.01.015去除铸造盲孔环形铁屑的新型刀具设计徐明,徐若依,孙坚，张驰，李国忠（徐州徐工液压件有限公司，江苏徐州2 2 10 0 4）摘要：铸造阀体是工程机械液压阀生产制造的关键工序之一。针对工程机械液压阀机加工去除铸造盲孔环形铁屑研究，提出了一种去除铸造盲孔环形铁屑的新型阶梯成型扩孔刀具结构设计方案，指出了4个创新点，即环形铁屑去除效果好；刀具寿命长；刀具成本低；成型扩孔刀加工精度高。关键词：铸造盲孔；环形铁屑；阶梯成型扩孔；设计中图分类号：TH137Abstract:Casting valve body is one of the key processes in the manufacturing of hydraulic valve of construction machinery.In this paper,anew structure design scheme of step forming reaming tool for removing the annular iron filings of casting blind hole is proposed,based on theresearch of removing the annular iron filings of casting blind hole by hydraulic valve machining of construction machinery,Firstly,the removaleffect of annular iron filingsis fine;Second,the tool life is long;Third,the cost of cutting tools is lower;Fourth,the forming reamer has highmachining accuracy.Key words:casting blind hole;annular iron filings;step forming reaming;design0引言液压多路阀是高端液压元件的典型代表，具备控制性能优越、结构紧凑灵活、对设备适应性强等诸多优点，在工程机械、矿山机械、港口机械等领域的得到了广泛应用。全球知名液压元件生产企业凭其核心工艺技术优势，占据了高端液压阀90%以上的市场份额，吃掉我国工程机械主机公司绝大部分利润。国内企业虽然近几年有一定发展,但其产品停留在中低端水平,在阀体铸件质量控制、阀体和阀杆加工等关键工艺技术水平与国外公司存在较大差距，始终没有形成多路阀国产化生产能力。液压多路阀关键工艺技术研究以掌握液压多路阀铸件、阀体及阀杆加工和质量控制的关键工艺技术为目的,支撑液压多路阀产品的自主研发，进而推动液压多路阀产业化进程，摆脱对国际知名液压元件企收稿日期：2 0 2 3-0 2-10作者简介：徐明（198 6-）,男,山东济宁人，高级工程师,硕士，现从事液压元件制造工艺研究工作。84文献标志码：A文章编号：10 0 8-0 8 13(2 0 2 4)0 1-0 0 8 4-0 4Design of a New Reamer for Removing Annular Iron Filings fromCasting Blind HoleXU Ming,XU Ruo-yi,SUN Jian,ZHANG Chi,LI Guo-zhong(Xuzhou XCMG Hydraulics Co.,Ltd.,Xuzhou 221004,China)业的长期依赖，降低关键液压元件配套成本，进一步提高集团整体盈利能力，支持徐工集团主机产品的不断创新，以面对竞争日趋激烈的市场与更高的用户需求。液压多路阀是工程机械液压系统的核心控制元件，阀体是核心零部件，目前多采用铸造式结构。其中,带滑阀结构的铸造阀体、阀芯孔、插装孔等的加工质量直接影响液压多路阀的工作性能及使用寿命，而加工成本则直接影响产品在市场中的竞争力。目前国外较多厂家已经实现铸造阀体的批量化高效率低成本生产,并向着高效率、高集成化、智能化、柔性化方向发展。溢流阀、单向阀和补油阀等复杂安装孔的种类多、结构复杂和精度高，机加工前多为铸造盲孔，通用加工方法为使用钻头、铣刀、倒角刀、铰刀等通用刀具进行加工，不仅无法保同轴度、孔径公差和粗糙度，而且存在环形铁屑。通过设计成型扩孔刀加工专用刀具，去除铸造盲孔环形铁屑，实现密封锥面跳动不大于0.01mm,阶梯孔同轴度不大于0.0 2 mm,对液压阀制造同行企业具有一定的借鉴意义。Hydraulics Pneumatics&Seals/No.1.2024表1孔加工的潜在失效模式与影响分析风险系数严探测度项目功能/要求潜在失效潜在失效等汽潜在原因/频当前技术重序号模式后果度级失效机制度控制通用刀具加采用通用工尺寸精度刀具加工16复杂安装孔和形位公差复杂安装插装阀安结构复杂、位置尺寸装不上；尺寸公差和跳动指性能不达7C 0.1 mm标超差标和可靠和跳动20.05 mm设计制造专复杂安装插装阀安用刀具和工孔的位置装不上；艺，保证尺尺寸和跳插装阀性5寸公差 0.1 mm和跳动0.05 mm1技术方案液压多路阀多路阀插装阀具有控制流量和调整压力等特殊功能,构造复杂,结构紧凑。为达到插装阀的密封、流量等要求安装孔包含锥面跳动、位置公差、形状公差和粗糙度等高精度或特殊技术要求，一般多个孔呈阶梯状布置构成各类孔系，孔的形位公差很难保证，属于较难加工特征。1.1阀体复杂安装孔加工潜在失效模式与影响分析针对复杂安装孔加工过程开展过程的潜在失效模式与影响分析,获得密封平面加工工艺技术难点，主要条款和采取的行动见表1所示。1.2复杂安装孔专用成型刀结构设计针对复杂安装孔结构进行技术指标和加工工艺研究,采用通用刀具加工，具有加工刀具种类多，加工效率低,不同台阶孔间的跳动和尺寸精度等技术要求难保证等缺点，复杂安装孔尺寸精度一致性差。采用自主设计的专用刀具一次进给可完成复杂安装孔的加工，具有刀具种类少、效率高、成本低的优点，孔尺寸精度一致性好。因此针对工程机械液压多路阀阀体铸造盲孔机加工存在环形铁屑的问题,提出一种去除铸造行动结果责任完成建议行动部门日期采取的行动重度系数开发新的设计制造专复杂安装液压2 0 15.6252孔加工工所03.14艺控制难度大孔现场没有复杂安装复杂安装孔孔质量检性差检测和质量测设备和管控不到位质量管控机制不同刃带直径和切削参数差异大，加工过程动指标超能不合格7C成型刀只有6中工艺参3 12 6数进行优研究03.14采用分段变差和可靠性差；阀体功能差严频度探测度风险用刀具和工2228艺和方法设计制造复对复杂安液压装孔进行技术2015.336位置度和跳73242检测和质研究03.14动专用检具量管控所液压对刀具参技术2 0 15.加工余量，2342一个转速，数一致造成孔质量差杂安装孔的和进行检测根据不同深度孔结构和化所盲孔环形铁屑的新型阶梯成型扩孔刀，如图1、图2 所示，包括以下部分：焊接刀片1、成型刀体2、侧固刀柄3。成型刀体2、侧固刀柄3 是以同一中心轴线为中心的同轴圆柱体，焊接刀片1焊接在成型刀体2 上。900FV15304543成型刀体2，将刀具前端设计成多阶梯成型扩孔刀，合理分配加工余量，形成多级切削，达到断屑效果；根据铸造盲孔前端有铸造空腔的结构特点，将刀具前端加长设计，保证刀具前段伸出长度约占铸造空腔的1/2,达到断屑效果；根据锋利度不同,越锋利越有利于切断材料,越钝越容易挤压材料，将刀具前端倒角设计锋利度不同的2 个倒角，即15 转45 双顶角形式，通过85进给方式特殊方式加工2312026.50.149.50.159.51500.5:0.052.8:8.2图1亲新型阶梯成型扩孔刀示意图Z-33560140液压气动与密封/2 0 2 4年第1期锋利度不同的2 个倒角，刀尖外部较为锋利的倒角就可以有效的去除出口毛刺，防止翻边；刀具内部设计内冷孔，可以及时有效清除机加工过程中产生铁屑。图2 新型阶梯成型扩孔刀实物图1.3复杂安装孔专用检具制造复杂安装孔的种类多、结构复杂和精度高，采用游标卡尺、深度尺、三坐标和圆柱度仪等检具完成锥面跳动、与安装螺纹的同轴度、台阶面的深度等特征检测。根据阀体工程图的要求设计制造专用位置度和跳动度检具，同时测量复杂安装阀孔的多个形面特征，提高检测效率和质量，专用检具如图3 所示。图3 专用检具示意图1.4专用刀具参数设计采用硬质合金刀具材料、内部切削液出口位置和流道,开创性的设计多台阶（3 台阶以上）的复杂安装孔加工专用成型刀具。针对复杂安装孔专用刀具的各组成刃口分别进行线速度计算，确定主轴转速和刀具进给，详细参数见表2 所示。成型刀多刃带采用等转速分段变进给的方式加工，减少刀具振动，提高孔加工效率、孔质量和延长刀具寿命。针对复杂安装孔关键特性设计制造专用的综合检具和跳动检具，建立复杂安装孔的结构分析、刀具设计、刀具制造和检测等全套方案。2创新点（1）环形铁屑去除效果好：根据铸造盲孔加工要求，将刀具前端设计成多阶梯成型扩孔刀，合理分配加86表2 成型刀刀具参数设计刀长位置切削主轴转速刀具进给编号结构特征mm方式r/min110212.5318432.5542651763工余量,形成多级切削，达到断屑效果；根据铸造盲孔前端有铸造空腔的结构特点,将刀具前端加长设计，保证刀具前段伸出长度约占铸造空腔的1/2,达到断屑效果；根据锋利度不同，越锋利越有利于切断材料，越钝越容易挤压材料，将刀具前端倒角设计锋利度不同的2个倒角，即15 转45 双顶角形式，通过锋利度不同的2个倒角，刀尖外部较为锋利的倒角就可以有效的去除出口毛刺，防止翻边；刀具内部设计内冷孔，可以及时有效清除机加工过程中产生铁屑；（2）刀具寿命长：虽然锋利利于切断工件材料，但是整个端刃都锋利的话,加工时容易导致刀具崩刃,通过锋利度不同的15 转45 双顶角形式，提高刀具寿命；（3）刀具成本低：将刀具计成焊接刀片形式，降低刀具采购成本6 0%以上；（4）成型扩孔刀加工精度高：溢流阀、单向阀和补油阀等插装阀孔的种类多、结构复杂和精度高,通用加工方法为使用钻头、铣刀、倒角刀、铰刀等通用刀具进行加工，无法保同轴度、孔径公差和粗糙度。通过设计成型扩孔刀加工专用刀具，实现密封锥面跳动不大于0.01mm,阶梯孔同轴度不大于0.0 2 mm,对液压阀制造同行企业具有一定的借鉴意义。3结论铸造阀体加工是液压多路阀加工制造的关键特征点,也是加工难点之一。国内铸造阀体的加工起步较晚，对于铸造阀体加工技术虽然初具水平，但与国外相比还存在一定的差距,铸造阀体的加工技术只能依靠自主研发和国外借鉴。研究铸造阀体的加工技术,对于提高铸造多路阀加工质量，提高加工效率降低制造成本,以及提高市场竞争力，具有很强的推动力,同时为后续打破进口高端液压多路阀技术垄断奠定了坚实mm/r10.5钻削倒角切削钻80022.5饺削1350倒角切削钻180025.4铰削1100倒角切削钻1300$38铣削15009500.40.50.280.350.150.321.1Hydraulics Pneumatics&Seals/No.1.2024的基础。创新导报,2 0 12，（2 2）：8 6-8 6.参考文献6苏学玲，武丽,张青才,等.阀体类零件加工工艺研究J.1机械管理开发,2 0 10，(2)：8 3-8 6.张豪.阀体的加工及刀具的选择和使用J.工具技术，7尹相昶.阀体加工工艺及夹具设计J机电工程技术，2010,(7):69-72.2李树民,文正民，马兆俊.液压阀孔的加工技术J.液压气动与密封,2 0 0 1,2 1(6):3 8-40.3 郭励敏.液压阀加工中抑制毛棘生成的几种途径J.流体传动与控制,2 0 0 4,（1）：46-48.4韩玉梅，沈玉梅.阀孔的加工工艺J.一重技术,2 0 0 4,(4):32-33.5孙洋.工程机械阀体中孔加工工艺难点的分析J.科技2017,(9):5-9.8 戚振红.工程机械铸造多路阀阀体加工技术探究J.液压气动与密封,2 0 19,3 9（9）：9 4-9 6.9荆兴亚.工程机械液压多路阀阀体加工工艺探索研究J.液压气动与密封,2 0 2 0，（8：3 6-3 8.10 徐明.工程机械液压多路阀阀芯孔精密加工探索研究J.液压气动与密封,2 0 19,3 9（10）：7 2-7 4.引用本文：徐明，徐若依，孙坚，等.去除铸造盲孔环形铁屑的新型刀具设计J.液压气动与密封,2 0 2 4,44（1）：8 48 7.XU Ming,XU Ruoyi,SUN Jian,et al.Design of a New Reamer for Removing Annular Iron Filings from Casting Blind Hole J.Hydraulics Pneumatics&Seals,2024,44(1):84-87.+恒立液压亮相2 0 2 3 年世界智能制造大会2023年12 月6 日8 日，以“智改数转网联，数实融合创新”为主题的2 0 2 3 世界智能制造大会在南京国际博览会议中心如期开展，本届展会总面积超过6 万平方米，吸引了来自全球10 个国家和地区的3 90 多家展商参展，规模、能级、展品数量均创历届之最，全方位呈现智能制造未来发展的风向标。恒立液压作为2 0 2 3 年国家级智能制造示范工厂揭榜单位代表企业应邀参展，并携高压柱塞泵、CAN总线多路阀、天眼促动器、氢气增压缸、螺纹插装阀、工业阀及各类铸件等产品亮相，展示了恒立液压在“数字、多元、绿色”方面的突出优势，展会现场，恒立液压融合多媒体实物展示及人员讲解等多种形式，向观众传递了恒立液压在油缸智能车间、高精密铸件智能工厂、高端液压泵阀智能工厂等智能制造建设方面取得的发展成就，赢得各级领导与广大专业观众的高度评价。摘自液压液力气动密封行业信息2 0 2 3 年第12 期中鼎股份荣获EcoVadis可持续发展银牌评级2023年11月，中鼎股份在2 0 2 3 年度EcoVadis可持续发展认证评级中取得6 0/10 0 分，并荣获企业社会责任银牌勋章。中鼎股份已连续两年参加EcoVadis可持续发展评级，本次评级范围覆盖中鼎股份所有分公司。EcoVadis 是全球公认的企业可持续发展绩效评估标准,其审核评价方法基于ISO国际标准，包括环境、劳工人权、商业道德、可持续采购四个方面（共3 6 0 个评估问题），旨在通过用全球供应链的影响改进公司的环境和社会实践表现，为客户和供应商提供合作平台，帮助企业审核其在全球范围内的供应商的环境和社会表现，在国际市场具有较高的公信力和竞争力。EcoVadis银牌评级仅授予在参与评估的公司中得分排名前2 5%的公司，本次荣获企业社会责任银牌勋章是对中鼎股份在履行社会责任、践行可持续发展方面的充分肯定，中鼎股份将继续以国际化的视野,在可持续发展的道路上稳步前行，积极履行社会责任，贯彻绿色可持续发展理念，树立企业良好形象和责任担当，为实现行业高质量发展的长期目标不懈努力。摘自液压液力气动密封行业信息2 0 2 3 年第12 期87