螺孔镶套修复的工艺方案设计

时间:2022-07-06 11:10:27

螺孔镶套修复的工艺方案设计

摘 要:零部件在毛坯铸造、工件加工和成品使用过程中会出现铸造缺陷、加工失误以及螺纹牙受损等问题,使得工件无法正常使用,严重的可能报废。而本文通过一整套成熟而严谨的修理方案的设计和实施,使得缺陷孔成功修复,工件可以继续组装使用。

关键字:缺陷;设计;修复方案;螺套

1 工件螺孔缺陷概述及镶套修复适用性分析

常见孔及螺孔缺陷种类主要有如下几种:毛坯铸造偏差,无加工余量;毛坯铸造疏松,加工后仍有缺陷;制造、使用及拆解时螺纹牙受损;组装及拆解时孔内壁拉伤;加工失误导致孔位置偏移;盲孔壁穿,发生泄露等。

当出现以上质量问题时,工件往往已是成品,不便扩孔焊接,尤其铸铁件焊接性能较差,一般情况下选择镶套修复方案最佳。根据零部件的缺陷部位、缺陷深度、使用工况等要求,进行螺套的材料选择及尺寸精度设计,在满足使用强度及功能的情况下,采用易操作实施的方案。

2 温差法镶套法和螺纹式镶套法

根据镶套的方式,一般情况下镶套修复分两种。一种是光孔套,采用温差法装入(一般用液氮冷冻装入);一种是螺纹套,即缺陷扩孔消除后攻内螺纹,套料加工外螺纹,旋入组装。对于本身就是螺纹孔或者缺陷尺寸较小,内孔扩孔后易攻丝的一般采用螺纹套修复。对于本身就是光孔或者缺陷尺寸(孔径)较大,易镗孔扩孔的一般采用光孔套。

3 镶套修复工艺流程简介

测量缺陷大小测量最大可镶套尺寸选择套料设计螺套规格设计扩孔方案输出加工图纸及工艺要求输出所用刀具、工装、量具清单套料加工及工件扩孔镶套前各尺寸确认钳工镶套后续加工及尺寸精度测量工件清洁度组装及使用跟踪资料整理,方案归档。

4方案校核

方案设计后,要对螺套壁厚、螺纹规格、毛坯扩孔后的壁厚、过盈量及镶套时的干涉等情况进行校对和核实,并对方案实施的每一个步骤仔细考虑,从加工设备、人员技能,使用刀具、工装、量具、棒料等方面进行方案的校核,确定方案实施的可行性。修复方案也要考虑加工实际,在满足精度要求的条件下,尽量采用便捷方便的方案。

5 修复实例列举

5.1拆解时内孔拉伤

该孔是轴承座孔,孔径¢186mm,宽度60mm,材料为球墨铸铁。图1所示为拆解衬套时拉伤,测量拉伤痕迹深度约1.5mm。

图1:孔内拉伤

修理方案如下:考虑孔径较大,且该孔为镗孔加工工艺,因此镗孔消除缺陷后,采用光孔套镶套。测量毛坯外圆尺寸,并考虑强度因素,壁厚应设计5mm,选取20#-40#作为套料。套加工时,内孔加工至¢185mm留1mm余量,待镶套后,再加工内孔至图纸尺寸¢186mm。对于形位公差要求较高的孔镶套时,内孔均要留余量,待镶完套后,再按基准加工,以便保证位置度和直线度等要求。

图纸输出见下图2:光套加工图

图2

工件镗孔时,实测套的外圆尺寸,控制过盈量0.16mm-0.19mm,加工¢196mm内孔。镶套前,复测光套尺寸及过盈量,光套镶入端倒角、去毛刺,工件上扩孔处去毛刺。将扩好的孔及套用酒精擦洗干净。光套放入液氮内冷却,工件内孔处涂抹厌氧密封胶,液氮冷却15-20min后,钳工穿戴防护用品,取出光套,将倒角一端对准工件上的孔,迅速放入孔内,铜棒轻轻敲击装入。套镶好后,检查确认平面是否对齐。工件放置2h后,以相邻档孔为基准,校调零点,按图纸要求加工¢186mm内孔,并进行后续相关工序如深油孔的加工。

该方案已在多台柴油机修理机体中应用实施,跟踪组装及整车运行,镶套部位质量安全可靠。

5.2 加工失误,螺孔位置偏移

图3:螺孔加工偏差及镶套尺寸示意图

如图3所示,M24螺孔加工失误,Z向中心偏差10mm,宜采用螺纹套修复,材料选用工件同材料球墨铸铁。按图示方法,将正确孔和错误孔绘制好,然后按错误孔处1mm余量,正确孔处2mm余量确定扩孔外圆,测量为¢37,再测量偏心距4.4mm(即扩孔中心与正确孔中心的距离)。因底孔¢37,即选取螺纹规格M39X2。螺套端部留3.5mm台阶止口,镶套更可靠。退刀槽要按图加工,保证镶套时平面能完全接触。

扩孔及镶套尺寸要求见下图:

方案设计后,需再次确认壁厚,以及扩孔时干涉等情况。尤其对工艺准备情况要进行梳理,确认该方案实施的可行性。

方案确认后,按设计图纸及工艺要求加工,镶套前校对各尺寸,钳工去除毛刺翻边,酒精清理干净,手动旋M39X2螺套到底,其¢42法兰面需高出工件平面0.5mm。然后旋出螺套,工件孔口涂压氧密封胶,螺纹旋到底,然后用节能扳手按规定扭矩值(50N・M)扳紧。待胶水凝固后,校调零点,按图纸尺寸加工M24X3螺孔,平面光刀,孔口去毛刺和孔内铁屑清理干净。

6 结语

本文通过两个镶套案例的介绍,引出了缺陷孔镶套修复的方案设计和过程实施的一整套工艺流程,其中铸铁套壁厚6-8mm,钢套壁厚5mm的选择,具有推广意义。尤其螺套端部留止口,并涂抹压氧密封胶密封的方案,属于创新型应用,杜绝了螺套松动以及油液泄露的隐患,使得螺孔镶套修理质量更可靠。

作者简介

王宁刚(1985-),男,助理工程师,2009年毕业于兰州交通大学机械系,工学学士,现从事机加工工艺管理工作。

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