CN102345479A - 一种大功率柴油机气门锁夹及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大功率柴油机气门锁夹及其加工方法，包括具有20度外圆锥面的锁夹本体，锁夹本体的内孔中制有一道内孔R圆弧和一道环形凹槽，其工艺包括以下步骤：选材步骤、退火粗轧、精轧步骤和淬火步骤。本发明采用低碳钢冷挤压直接成型技术，精度要求极高，所挤压成型的锁夹锥面与弹簧座内孔锥面保证贴合面积在75%以上，且粗糙度要求达到Ra0.8，通过渗碳淬火热处理以后，提高产品的可靠性，其结构简单，工作可靠，拆装方便能满足大功率柴油机对气门锁夹的要求。

Description

一种大功率柴油机气门锁夹及其加工方法

技术领域

本发明涉及内燃机的技术领域，特别是配装在内燃机中的气门锁夹，具体地说是一种大功率柴油机气门锁夹及其加工方法。 

背景技术

在内燃机发动机气缸燃烧室中的燃油高压气体通过进排气门控制进排气，气门通过凸轮轴，气门导杆，气门压爪等作用推动气门在气缸盖内作往复运动，为了防止气门在工作时掉入燃烧室中，一般采用气门锁夹、气门弹簧上座和气门相配合锁定气门，气门锁夹普遍用专用的工具与气门压配。目前市场上销售的气门锁夹多采用的是传统切削加工方式。切削加工方式，工艺复杂，效率低，锁夹两片的匹配性差，所以其生产时只能成对生产,不能保证互换性,气门锁夹精度要求很高,采用机加工不仅生产效率底,而且产品的质量也很不稳定,材料浪费严重,废品率高,导致生产成本增加。因此市场上对气门锁夹的需求较大,急需一种生产效率更高,质量更加稳定的加工方式,如果能使锁夹的任何两片都可以配对,互换使用,将会大大提高产品的实用性，提高产品的生产效率。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供具有产品纤维组织细密流畅,强度高韧性好，质量稳定的一种大功率柴油机气门锁夹及其加工方法，其制作工艺简单，生产效率高，并且任意两锁夹片都能互换使用。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种大功率柴油机气门锁夹，包括锁夹本体，锁夹本体制有与气门弹簧上座内圆锥面相配合的外圆锥面，且外圆锥面的圆锥角为20度，外圆锥面的表面粗糙度为Ra0.8；锁夹本体与气门顶杆固定配装的内孔中制有一道环形凸起的内孔R圆弧和一道环形凹槽，内孔R圆弧、环形凹槽分别与气门顶杆的锁夹槽和环形凸圈相配固定锁合，外圆锥面、内孔、内孔R圆弧、环形凹槽均采用冷挤压工艺一次成型。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括： 

上述的锁夹本体由对称配合的左锁片和右锁片组成，且左锁片和右锁片相对配合的切面之间具有3毫米的压缩间距D。

上述的左锁片和右锁片相配组合的内孔直径为5.4毫米，环形凹槽的最大宽度为0.7毫米，最大深度为0.15毫米。 

一种大功率柴油机气门锁夹的加工方法，该方法依次包括下列步骤： 

选材步骤：选取含碳量在0.10%至0.25%的低碳钢原材料；

退火粗轧：将低碳钢原材料退火后，冷轧成半片式的锁夹毛坯料；

精轧步骤：将冷轧后的锁夹毛坯料进一步冷挤压成标准锁夹坯料；

淬火步骤：将标准锁夹坯料经表面渗碳淬火回火热处理后，得到成品。

上述的选材步骤中低碳钢原材料为线材或钢带。 

上述的退火粗轧中采用异形辊轧机冷轧成半片式的锁夹毛坯料。 

上述的精轧步骤中采用挤压机挤压，挤压机安装有锁夹模具。 

上述的淬火步骤中的渗碳层深度为0.1毫米至0.3毫米。 

与现有技术相比，本发明的气门锁夹原材料毛坯使用低碳钢冷轧成型,避免了一般中碳钢调质处理可能存在的热处理缺陷,极大提高了产品的可靠性,冷挤压成型后的气门锁夹,任何两片都可以进行配对,互换性极好,防止了传统加工中只能成对加工,且不能保证互换性的弊病。本发明具有制作工艺简单、结构精巧、生产效率高、产品质量稳定、排放少、可靠性强，使用寿命长等优点，各项技术指标均能满足大功率柴油机对气门锁夹的要求。 

附图说明

图1是本发明的装配结构示意图； 

图2是本发明的纵向剖视结构图；

图3是图2俯视结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。 

图1至图3所示为本发明的结构示意图。 

其中的附图标记为：锁夹本体1、外圆锥面11、内孔R圆弧12、环形凹槽13、左锁片14、右锁片15、气门弹簧上座2、气门顶杆3、锁夹槽31、环形凸圈32、压缩间距D。 

如图1至图3所示，本发明的一种大功率柴油机气门锁夹，包括锁夹本体1，锁夹本体1制有与气门弹簧上座2内圆锥面相配合的外圆锥面11，且外圆锥面11的圆锥角为20度，外圆锥面11的表面粗糙度为Ra0.8；锁夹本体1与气门顶杆3固定配装的内孔中制有一道环形凸起的内孔R圆弧12和一道环形凹槽13，内孔R圆弧12、环形凹槽13分别与气门顶杆3的锁夹槽31和环形凸圈32相配固定锁合，外圆锥面11、内孔、内孔R圆弧12、环形凹槽13均采用冷挤压工艺一次成型。本发明的气门锁夹采用冷挤压工艺制作而成，冷挤压不承受拉力的作用，其内部应力状态好，冷挤压后的产品材料的纤维组织细密流畅,强度高韧性好,零件的使用寿命高于常规加工的同类产品，并且冷挤压后的锁夹本体1外圆锥面11与气门弹簧上座2内圆锥面配合时,其贴合面值在75%以上,外圆锥面11的表面粗糙度能达到Ra0.8的要求。根据柴油机和气门顶杆3的工作频率和受力特点本发明优选外圆锥面11的圆锥角为20度，20度圆锥角更有利于装配和与气门弹簧上座2的相互作用时受力的分配，保证气门锁夹始终能在良好的工作环境下运行。 

如图2、图3所示，本发明的锁夹本体1由对称配合的左锁片14和右锁片15组成，且左锁片14和右锁片15相对配合的切面之间具有3毫米的压缩间距D。为了方便与气门顶杆3和气门弹簧上座2安装夹持，锁夹本体1由两个相同的锁片组成。传统切削加工方式中，由于受人员素质的影响比较大，特别是人工操作的熟练度和观察角度以及切削工具的磨损等影响，一般采用成对加工的方式生产，因为两片锁片在配装时要求精度很高，传统切削的方式不能保证任意两片的外圆锥面11和内孔R圆弧12的同心度，同心度不高，会形成扭力而加剧产品间的相互磨损，从而影响产品的使用寿命。本发明冷挤压成型后的气门锁夹,任何两片都可以进行配对,互换性极好,防止了传统加工中只能成对加工的弊病，并且本发明的内孔R圆弧12挤压后粗糙度要求达到Ra0.8,公差要求在+0.05毫米以内，其任意两片的内孔R圆弧12和外圆锥面11的同心度误差在0.02毫米以内。 

图3中可以看出，本发明的左锁片14和右锁片15相配组合的内孔直径为5.4毫米，环形凹槽13的最大宽度为0.7毫米，最大深度为0.15毫米。本发明的内孔直径针对气门顶杆3而设计的，经冷挤压成型后锁夹的内孔直径为5.4毫米，其正负误差在+0.02毫米和－0.01毫米之间。 

本发明外圆锥面11、内孔、内孔R圆弧12、环形凹槽13采用冷挤压工艺成型，冷挤压生产的气门锁夹,其生产效率为每分钟约50片,与机加工生产的气门锁夹相比,有了大幅度的提高,能满足市场的需求，并且其互换性好，减少的材料浪费，提高了生产效率，从而大大降低了生产制作成本，具有较强的市场竞争力。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种大功率柴油机气门锁夹的加工方法，该方法依次包括下列步骤： 

选材步骤：选取含碳量在0.10%至0.25%的低碳钢原材料；

退火粗轧：将低碳钢原材料退火后，冷轧成半片式的锁夹毛坯料；

精轧步骤：将冷轧后的锁夹毛坯料进一步冷挤压成标准锁夹坯料；

淬火步骤：将标准锁夹坯料经表面渗碳淬火回火热处理后，得到成品。

上述的选材步骤中低碳钢原材料为线材或板材。 

上述的退火粗轧中采用异形辊轧机冷轧成半片式的锁夹毛坯料。 

上述的精轧步骤中采用挤压机挤压，挤压机安装有锁夹模具。 

上述的淬火步骤中的渗碳层深度为0.1毫米至0.3毫米。 

本发明的气门锁夹原材料毛坯使用低碳钢冷轧成型,避免了一般中碳钢调质处理可能存在的热处理缺陷,极大的提高了产品的可靠性，该产品内孔R圆弧与内孔的跳动间隙在0.02毫米以内,内孔R圆弧到端面的距离为4毫米正负误差在0.1毫米,锁夹采用渗碳淬火回火的热处理方式,使用维氏硬度计、洛氏硬度计检测其表面硬度及芯部硬度,表面硬度要求可达HRA15N85-91,芯部硬度达HRC30-45以内。 

本发明将选取的低碳钢原材料先冷轧成半片锁夹形的异形钢带然后经切断，打弯再进一步精挤压成型后经渗碳淬火制得成品，冷挤压生产的气门锁夹,其生产效率为每分钟约50片,生产效率高并且产品材料的纤维组织细密流畅,强度高韧性好,避免了传统切削加工成对生产互换性差的问题，大大提高了产品的经济性，保证了产品的质量和使用寿命。 

本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。 

Claims (8)

1.一种大功率柴油机气门锁夹，包括锁夹本体(1)，其特征是：所述的锁夹本体(1)制有与气门弹簧上座(2)内圆锥面相配合的外圆锥面(11)，且外圆锥面(11)的圆锥角为20度，外圆锥面(11)的表面粗糙度为Ra0.8；所述锁夹本体(1)与气门顶杆(3)固定配装的内孔中制有一道环形凸起的内孔R圆弧(12)和一道环形凹槽(13)，所述内孔R圆弧(12)、环形凹槽(13)分别与气门顶杆(3)的锁夹槽(31)和环形凸圈(32)相配固定锁合，所述外圆锥面(11)、内孔、内孔R圆弧(12)、环形凹槽(13)均采用冷挤压工艺一次成型。

2.根据权利要求1所述的一种大功率柴油机气门锁夹，其特征是：所述的锁夹本体(1)由对称配合的左锁片(14)和右锁片(15)组成，且左锁片(14)和右锁片(15)相对配合的切面之间具有3毫米的压缩间距(D)。

3.根据权利要求2所述的一种大功率柴油机气门锁夹，其特征是：所述的左锁片(14)和右锁片(15)相配组合的内孔直径为5.4毫米，所述环形凹槽(13)的最大宽度为0.7毫米，最大深度为0.15毫米。

4.一种制造权利要求1所述的大功率柴油机气门锁夹的加工方法，其特征是：该方法依次包括下列步骤：

选材步骤：选取含碳量在0.10%至0.25%的低碳钢原材料；

退火粗轧：将低碳钢原材料退火后，冷轧成半片式的锁夹毛坯料；

精轧步骤：将冷轧后的锁夹毛坯料进一步冷挤压成标准锁夹坯料；

淬火步骤：将标准锁夹坯料经表面渗碳淬火回火热处理后，得到成品。

5.根据权利要求4所述的一种气门锁夹的加工方法，其特征是：所述的选材步骤中低碳钢原材料为线材或板材。

6.根据权利要求5所述的一种气门锁夹的加工方法，其特征是：所述的退火粗轧中采用异形辊轧机冷轧成半片式的锁夹毛坯料。

7.根据权利要求6所述的一种气门锁夹的加工方法，其特征是：所述的精轧步骤中采用挤压机挤压，挤压机安装有锁夹模具。

8.根据权利要求7所述的一种气门锁夹的加工方法，其特征是：所述的淬火步骤中的渗碳层深度为0.1毫米至0.3毫米。

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