汽车液压制动主缸加工技术

汽车液压制动主缸补偿孔加工技术叶何文（柳州长虹机器制造公司，柳州545012）摘要：通过对汽车液压制动主缸0.5mm补偿孔不同加工技术方案的研究分析，经多年实践提出一种比较简便的补偿孔加工后去毛刺技术方法，保证了产品的加工质量，降低了成本。关键词：液压制动主缸 补偿孔 方案分析 程序编制 顶压 去毛刺Processing Tchnology on Compensated Hole of Auto hydraulic Brake CylinderAbstract：In this paper, we research a few different processing on the 0.5mm compensated hole of hydraulic pressure brake master cylinder, and after several years practiced, put forward a sort of simple removing burr technology following compensated hole having been drilled. It can guarantee quality of products and cut down cost better.Key words: hydraulic pressure brake master cylinder; compensated hole; scheme analyse; program; up pressing; wipe off burr 40 引 言补偿孔式液压制动主缸是汽车行车安全的重要装置。汽车在行驶过程中，制动主缸使用频繁，因而它的寿命必须有严格的使用规定，即常温下工作万次，时不少于万次。为保证这一技术要求，主缸的.mm补偿孔与D主孔相贯部位应尽可能平滑，因此制动液补偿孔的加工是一项关键技术。如果补偿孔与主孔相贯周边毛刺去不干净，势必造成主缸工作中的主皮碗过早破损，远达不到使用要求，甚至会造成行车事故。所以我公司专门为此引进了一条全部由加工中心组成的先进的缸体加工线，目的在于解决补偿孔这项关键的加工技术问题，确保产品质量。但在生产过程中我们发现关键刀具上的顶针容易折断损坏，而且经多方联系国内也未能找到合适的刀具厂家配套供应特殊顶针，进口比较昂贵，又不能彻底解决顶针无规律折损问题，所以造成加工成本始终居高不下。所以，围绕主缸补偿孔国产化加工的问题被提了出来，并展开一系列在加工技术上的研究探索。 空气图1. 补偿孔电解加工原理1 几种补偿孔加工技术方案的研究分析1.1 激光束加工（）这是世纪年代发展起来的一种崭新的加工方法，激光加工不需要刀具，不存在刀具损耗问题，加工的小孔可以小到几个微米，加工速度快、效率高、表面变形小，几乎能加所有的材料。激光的机理从实验的角度看，可以这样认为：激光是一种能量密度极高的光束，当光束照射到被加工表面时，光能被加工表面吸收并转换为热能，使照射斑点局部区域迅速熔化、气化蒸发，形成小凹坑，同时斑点周围金属不断吸收光能熔化，气化产生压力向外迅速喷出，工件材料在高温熔融和冲击波作用下，蚀除部分物质，形成一个具有一定锥度的小孔。激光加工设备通常由渗钕钇铝石榴石YGA高频固体激光器、光学系统、机械系统和电源四大部分组成。在主缸上用激光束加工补偿孔，因设备投资较大，故委托其他单位加工，试验结果显示：激光打孔后，被蚀除的材料要重新凝固，有再铸结构，孔口周围不规则，粗糙度大，并在补偿孔周边向缸体内侧流下凝固形成隆起。另外缸体材料为铝合金，铝合金传热快和反射率高也给加工带来不便。1.2 电解加工（）电解加工是一种利用金属在电解液中的“电化学阳极溶解”将工件加工成型的工艺方法。加工时工件（缸体）接直流电源的正极，工具（0.3mm紫铜管）接电源的负极。工具向工件缓慢进给，并保持一定间隙，让电流从间隙中流过和在紫铜管中通入空气让电解液流动带走电解产物，见图1。电解加工的特点是加工范围广，不受金属本身硬度和强度的限制，可以达到较好的型腔表面粗糙度.和+.的尺寸加工精度，通孔可以达到+0.025mm加工精度，尤其是加工出来的表面边缘没有飞边、毛刺，另外阴极可以长期使用。但电解加工主缸补偿孔的阴极设计、制造都比较困难，加工中电极与零件的间隙不好控制，且加工过程中离补偿孔周围一定距离内的缸体表面会发生杂散的腐蚀，另外电解加工设备造价较高，电解产物如不能妥善处理会污染环境。1.3 钻孔后电解去毛刺（）电解去毛刺是电解加工的一种特殊类型，专门用于去除毛刺、飞边或倒圆锐角。这时将缸体.mm补偿孔先钻削加工出来，向缸体内侧翻出的毛刺则用电解方法将其去除，阴极形状与去掉毛刺后边缘倒圆R0.15mm相符，如图2所示。问题是缸体和阴极的相对位置的定位、阴极的进给运动控制比较复杂。图2. 电解去毛刺原理1.4 钻孔后磨料流加工（AFM）去毛刺磨料流加工是利用有一定粘度的磨料介质，在一定压力下流过工件表面以去除材料达到去毛刺目的的一种工艺方法。要求是先将.mm补偿孔钻削出来，然后将含有碳化硅磨料的流体状介质从缸体主孔以一定的压力注入，并密封好主孔口部使磨料从.mm中流出，以此磨钝、磨去补偿孔周边内翻的毛刺，如图3所示。图3. 磨料流加工原理这种方法因缸体壁上还有其它通孔存在，而且都比补偿孔孔径大得多，磨料流经补偿孔的流量少，流速慢，因此去净毛刺的切削作用缓慢，加工效率低。另外粘附在缸体壁上的磨料也给缸体的清洗带来困难，不便于批生产。1.5 钻孔后顶压去毛刺先将.mm补偿孔高速钻削加工好，再加工出主孔，这样内翻的毛刺基本没有，但补偿孔会在加工主孔过程中变小或被切屑堵塞；如果是在主孔加工后再用普通台式钻床加工补偿孔，内翻的毛刺可先用硬度适当的毛刷将其刷钝或者用水砂纸打钝，最后用金砂纸抛光。接下来将缸体固定在夹具上，用自行设计的专用刀具伸进缸体主孔内，并在.mm补偿孔位置下向上顶压，使补偿孔与主孔相贯处尖边被压出.mm过渡圆角，从而清除补偿孔与主孔交接处的毛刺，而且能校正补偿孔孔径尺寸，顶针也不会被折损，如图4所示。这种加工方法只是在现有基础上增加一把专用刀具，投入费用少。其余加工补偿孔的方法还有很多，如电火花加工法、定向爆破加工法和瞬时高温去毛刺方法等。图4. 顶压去毛刺原理2 工艺设计通过上述几种补偿孔加工技术方案的研究分析，比较了应用上的优缺点，结合本公司实际情况，在保证加工质量的前提下，以投入小见效快为原则，我们选择先在ACE-V45立式加工中心上高速（）钻削出.mm补偿孔，然后在ACE-H40卧式加工中心上装夹加工出D主孔，并编程使用自行设计的刀具顶压出R0.15mm圆弧，从而达到使缸体补偿孔去毛刺的加工方案。其工艺过程安排是：加工缸体定位基准钻削.mm补偿孔 钻、铰和滚光缸体D主孔顶压R0.15mm圆弧去毛刺清洗表面处理。缸体定位基准加工要求：大端面上2-mm孔尺寸加工控制为.36mm，两孔与缸体中心距离尺寸控制在+.，缸体毛坯一次装夹便完成大端面和定位基准的加工。这部分工序在缸体加工线的车削中心-上实现，使缸体的定位孔的加工精度和尺寸的一致性得到了很好的保证。3 刀具设计和实践3.1 专用顶刀设计为了实现.mm补偿孔与缸体D主孔相贯处尖边、毛刺被专用刀具顶压出圆弧而达到去毛刺的目的，需要解决缸体定位和刀具准确伸进缸体主孔，以及刀具在补偿孔位置处向上顶压，并降下来，然后退到缸体主孔外这一系列动作的实现问题。所以专用刀具设计成如图5所示，且能一次顶压加工两个补偿孔，提高加工效率。刀具与缸体主孔壁在留有足够间隙的前提下尽可能加大刀杆直径，以提高刀具的刚性，使缸体前后两个补偿孔被顶出圆弧均匀一致。刀杆材料为40Cr，HRC3235；顶尖材料为T8，HRC5255。图5. 专用顶刀3.2 加工误差分析夹具制造误差与缸体定位基准加工误差是客观存在的，定位误差对顶压加工存在一定的影响，现在对它的大小进行计算分析，见图6。O为缸体中心，OO1为补偿孔到缸体主孔中心的距离OO2为定位孔到缸体主孔中心的距离，影响补偿孔顶压加工误差因素主要是定位孔与位销的配合间隙大小（刀具的重复定位误差精度为0.005mm，可忽略不记）。已知条件如下： 定位销9f6mm，缸体定位孔9H9（+0.036）mm，顶压公差= +0.05mm； OO1=D/2，D=20.64mm，OO2=40mm。设定位最大间隙max=bo2，顶压最大误差max=aO1，则定位最大误差即最大间隙：max=0.036mm （-0.022mm）=0.058mm图6. 加工误差分析在OaO1和ObO2中利用三角形等比关系原理，可求出最大的顶压加工误差：max=Dmax/（2OO2）=20.640.058/（240）（mm）=0.015mm可见，最大的定位误差造成的加工误差都很小，所以不影响补偿孔的顶压加工精度。3.3 程序编制与实践情况将自制刀具装在主轴上，打表找正A面并夹紧刀柄，使刀具顶尖垂直向上。然后以刀具B面为对刀面编制加工程序，使刀具在进入缸体主孔前先定位，接着快速进入到预定位置，工作进给向上顶压，缓慢降下和快速退出到原位置，完成一个加工循环。ACE-H4O卧式加工中心操作系统为FANUC M0系列，编制顶压工步加工程序如下：%0001G90G54G43X0Y-0.7Z80.H1S50M3；/调用刀补并快速定位，刀具旋转；M19；/刀具定向；G90G0Z35.；/快速移近工件；M84；/允许主轴在停转情况下进行切削；G0Z-135.；/快速进到预定位置；G1Y1.F1000；/向上顶压； Y-0.7F30 ；/缓慢降下；G0Z35. ；/退回原位置；M85；/取消主轴停转下的切削允许；G91G28X0Y0Z0M19；/刀具返回参考点；M2；/程序结束；% 实验结果：在为上海大众加工型号为LY19缸体时，.mm补偿孔与D主孔相贯处的尖边和毛刺被压出的圆弧去除。开始阶段不太理想之处是圆弧不够规则，分析其造成的原因主要是夹具定位元件制造精度差、顶尖R圆弧过大和缸体安装误差大造成。通过提高夹具定位元件、缸体定位孔制造精度（按上述已给出公差制造检验）和返修顶尖R0.15mm顶压处圆弧给予解决，缸体加工质量得到比较好的保证。4 结束语液压制动主缸补偿孔的加工工艺，在国内外都是一项关键的加工技术，国内主缸大部分使用寿命不过关，主要的原因之一就是补偿孔的加工工艺技术跟不上。本文提出的先钻孔后顶压去毛刺的加工方案可以有效地解决这一技术难题，加工质量保证，且投入少见效快，符合国情，具有一定的推广和应用价值。2000.11.06参考文献：1. 刘晋春、陆纪培主编.特种工艺.机械工业出版社，1987.62. 高上品编译.激光加工的现状.机电一体化，1998（1）：21243. 美国可切削性数据中心编.彭晋龄等译、马克洪等校.机械加工切削数据手册.机械工 业出版社，1989.94. 徐立锦.控制切削毛刺的基本措施.机械工艺