液压泵精密配油盘生产制造工艺的研究


     1、前言

     目前液压工业在国内发展迅猛,经历了五十年的发展,从无到有,已成为机械、设备不可缺少的基础工业,但是起步较晚,发展缓慢,我们与国外相比还有一定差距,特别国外先进液压泵进入中国市场后,国内的液压泵急需更新换代。根据液压泵工作原理,液压元件是以油液为流体的工作介质,油泵内各元件相对摩擦副的配合表面质量,加工精度和粗糙度要求比较严格,而且元件表面形状也很复杂,往往生产液压元件的一般产品已满足不了高压、高效、高精度油泵市场的需要。

      2、结构型式改进后配油盘的研发


     高压双联子母叶片泵VQ 系列适用于工程机械,尤其是行走的挖掘机、叉车等设备场合,VQ系列泵它由定子、转子、叶片和配油盘等主要元件组成,浮动侧板(配油盘)元件在高速运转情况下,确保不能因为轴向间隙过大而引起的内泄露而增大,从而保证了容积效率,其自身的结构型式可以自动补偿间隙,调节压力平衡,实现高速运转的性能优势,早期国产液压泵是靠铸造端盖密封。由于长期严重磨损后,油泵油压、功率严重降低、工作效率大大降低振动噪音大、寿命短等缺陷凸显出来。泵体结构元件改进后,增加前后配油盘精密液压元件,配油盘是控制液体流动方向,安装在相邻叶片的侧面,它有吸油窗口和压油窗口,主要是在液压中起到高、低压油路分配作用,同时既可起到密封又可起到减摩效果。延长了元件的使用寿命,维修方便,经济性特别明显。消音效果极好。


       3、新材料的选用

     3.1 铸造工艺选用的材料

     目前液压行业生产配油盘企业,通常大多采用传统的铸造工艺方式生产,这种传统离心浇注铸造工艺的缺点是:耗能大,材料浪费严重,环境污染等缺点。液压元件配油盘较多都是按铸造工艺选择合金材料成分:如有QPb7-7-3;ZCuSn10Pb的铜合金及铅锡青铜牌号等材料,这些材料物理性能、润滑性能、耐磨性、抗疲劳强度和结合牢度都比较差。已不适合高速、高压、高温情况下油泵的使用要求。

     3.2 冷冲压工艺材料的研究与确定

     VQ系列叶片泵油泵工作温度要求一般在80℃至120℃之间,通常使用在比较恶劣的工作环境,如矿山机械、工程机械等设备,往往在120℃以上高温状况下工作。


     我们采用JF800C和JF850等双金属粉末冶金烧结板材,经过多次反复试验。最高温度分别达260℃和170℃,抗拉强度大于250N/mm2 和200N/mm2,疲劳强度125MPa,合金表面摩擦系数小于0.12,具有耐高温、抗疲劳、柔韧性好等特点,大大提高了抗咬合、抗疲劳性能,应用在泵上的元件使泵的效率更高,使用寿命延长,经过多次实验此材料还适用于冷冲压生产工艺,并且金相组织呈微颗粒结构见图(1)、(2),在200℃极限温度下进行摩擦磨损实验,使用32#润滑油,载荷3.5N/mm2,线速度0.4m/s,磨损量是0.01mm,其材料合金的润滑摩擦效果和机械性能良好。应用双金属粉末冶金烧结的板材,加工量很少,节约原材料,利于环保节能。


     另外,还有汽车行业滑动轴承轴瓦采用多元金属镀、涂覆技术来提高表面性能,目前也有在液压元件侧板、配油盘合金表面采用涂覆技术提高元件的表面质量和性能。


     

      4、配油盘结构型式加工工艺研发图

 

     

 

     油泵在工作时产生一个封闭空间,通常叫闭死容积,闭死容积的变化产生油压冲击和气蚀现象,就是困油现象,为了消除困油现象的危害,在配油盘压油窗前端,按元件自身的结构其合金表面上,要求设计各种三角棱锥型油槽(眉毛槽)见配油盘元件附图(3),其作用是液压油通过三角棱槽的阻尼作用原理,减缓了流量及压力脉冲,压力油平稳运动,降低了噪音和震动,按叶片泵配油盘的结构要求,对配油盘元件的眉毛槽、环形槽及各种通油孔、油窗等诸多加工难度和特点,研究先进的生产工艺方式,促进产能提高,解决液压泵市场急需,有着十分重要的意义。


       5、精密侧板、配油盘工艺路线研究

     利用现代计算机、CAD、数控加工中心等先进的加工技术手段。才能制造高质量、高精度元件,让用户用到放心的产品。

     冷冲压成型工艺路线研究如下:冲压落料外形→冲压定位基准沉孔→合金面压制各种槽→冲孔→精冲→外形挤压拉光→平面去毛刺→两平面加工→电火花穿孔→双端面加工两平面→清洗→检验→包装→入库→交付。

     工艺特点:

     采用冷冲压成型工艺,生产的侧板、配油盘合金表面形状较复杂液压零件,生产效率高,表面密度、原材料的硬度和摩擦性能较大提高和改善,缺点是冲压模具质量和精度要求特别高,模具寿命比较短,成本大。


     加工中心工艺路线研究如下:冲压落料外形→冲压定位基准沉孔→数铣分配油窗、孔→精铣成形→机去毛刺→数控中心加工各种油槽→两平面加工→电火花穿孔→精研磨两平面→超声波自动清洗→检验→包装→入库→交付。

     工艺特点:

     采用数控铣床和加工中心加工侧板、配油盘表面形状较复杂液压零件工艺,产品表面和外观质量有较大提高和改善,冲压模具使用寿命长,成本投入比较低,缺点是加工工装、夹具质量和精度要求特别高,生产效率比较低。

     6、冷冲压模具材料的选用与优缺点

     冷冲压模具的材料一般选用国内生产的硬质合金模具钢Cr12MoV,经过长期试用,经常出现崩裂,磨损严重,模具质量和精度满足不了工艺需要。目前我们选用的日本进口SKD11模具钢,生产制造的冲压模具,质量和精度比较符合工艺要求,模具寿命延长了五倍之多,但进口模具钢成本较为昂贵。


      7、产品质量控制和保障手段

     我们从2002年开发液压泵高精密配油盘、侧板等产品以来,在生产制造中,与专业设备厂共同研发高精密PFG-306AH 数控双端面磨床和引进进口平面精研磨设备,配置加工中心,数控铣床、数控车床等主要专用设备,保证加工质量。通过实施ISO/TS16949质量管理体系,按体系要求和零件特殊特性配备了重要检测仪器,三坐标测量仪,影像仪,粗糙度仪,性能试验台等重要检测设备,从而实现了加工工艺检测质量保证,确保优质产品出厂。

     几年来,克服了高精密配油盘表面复杂形状的平面度、平行度、粗糙度、消音性能等加工技术难题。在材料选用、工装模具研发及产品检测手段等技术加工保障能力都得到了较大进步。液压元件侧板、配油盘品种越来越多的,需求量越来越大,产品质量、精度要求越来越严格。


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