基于CAD/CAM技術的調壓閥閥體虛擬加工仿真

2013-06-21 樊登煥麗水職業技術學院

　　金杯汽車調壓閥是金杯汽車制動系統最重要元部件之一，該零件的主要功能是能自動調節制動系統的工作壓力，防止氣路過載，并能向汽車輪胎充氣。在金杯汽車通向后輪的制動管路中裝有該調壓閥，這樣可使通往后輪制動器的壓力隨著載荷的變化而得到調整，使制動力的分配更趨于理想狀態，保證了前輪總比后輪先抱死，提高制動穩定性，同時在車內載荷變化的情況下也能向汽車輪胎充氣。一旦該閥不能正常工作，汽車制動系統得不到保證，人的生命安全將面臨巨大威脅，因此如何保證調壓閥閥體的加工精度顯得尤為關鍵。本文基于ro-E軟件CAD/CAM模塊分別對其進行三維造型與虛擬加工過程仿真，仿真結果為改進調壓閥閥體的加工工藝與提高閥體的加工精度提供一定的技術支持。

1 、調壓閥結構

　　金杯汽車調壓閥主要由調壓閥閥體及設于閥體上方的閥蓋組成。閥體內設有閥芯和閥芯套，閥芯上設有一個密封墊圈，閥芯內設有調壓彈簧座和調壓彈簧，閥芯套外從上到下依次設有彈簧、彈簧座、Y形密封圈。在閥體上還設有進氣口和出氣口，在底部設有排氣口，排氣口上設有調節螺釘、防塵罩和防塵膜片。閥蓋形似一塊正方形鋼板，中間設有一個圓錐形凸臺，周邊設有呈矩形分布的4個裝配小孔。零件結構如圖1所示。

圖1 調壓閥三維實體

　　調壓閥技術參數：

　　介質空氣

　　環境溫度/℃： -40～+100

　　介質溫度℃ -40～+150

　　安全開啟壓力/MPa 1.2+0.20

　　壓力調節范圍/MPa 0.06+0.40

　　切斷壓力/MPa 780～810

　　最大允許壓力/MPa ≤2.5

2、閥體加工工藝分析

圖2 金杯調壓閥平面圖

　　從圖2可以看出，零件所要加工部位明確，幾何元素之間關系描述清楚完整。閥體所要加工的部位：進氣孔為M22×1.5-7H深19mm的螺紋以及深21mm的底孔。出氣孔為M26×1.5-6H深16mm的螺紋、深為22mm底孔、C1倒角。單向閥為M22×1.5-7H深15mm螺紋、60°寬2mm凹槽、深26.5mm內表面，15°凸臺面以及R0.4倒角，表面粗糙度要求較高Ra1.6。調壓面為15°凸面。調壓閥端面有φ50mm槽、φ47mm、φ46.5mm內孔、15°凸臺面、(10.9±0.05)mm內端面以及φ21mm、φ20mm內孔。卸壓面端面有φ38mm內孔、4.4mm內端面、15°內凸臺面以及φ6mm孔。其中裝配表面的加工精度要求較高Ra1.6，需要使用金剛刀，其余表面粗糙度為Ra3.2，可選用硬質合金刀進行加工。

3、虛擬加工過程仿真

　　(1)制造模型

　　調壓閥閥體制造模型即坯體為一鑄件，外表面除空間6個平面的平面度要求外，其余表面無尺寸與表面粗糙度要求，閥體內部尺寸配合精度要求較高，虛擬加工過程主要涉及閥內成型面的精加工、曲面加工、腔槽加工、孔加工以及內螺紋的加工，閥體制造模型如圖3所示。

圖3 制造模型

　　(2)加工工序與過程仿真

　　閥體6個加工面分別稱為頂面、底面、前面、后面、左面、右面。其中底面加工分3道工序：平面加工、孔加工和成型面加工。注意在刀具的選擇上，刀尖半徑需小于最小過渡圓弧曲率半徑，刀具軌跡與仿真過程如圖4。前面只有平面加工一道工序，后面加工分別為平面加工和型腔加工二道工序，刀具軌跡如圖5。上面只有腔槽加工，左-右面加工分別為內孔精加工與內螺紋加工，仿真過程如圖6。