CN104368947A - 球阀阀芯的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了球阀阀芯的制作方法，属于阀门技术领域。它解决了现有的球阀阀芯仅适用于常温常压环境的问题。本球阀阀芯的制作方法，包括以下步骤：a、加工准备；b、放入成型腔；c、挤压成型；d、脱模。本球阀阀芯的制作方法制作出的球阀阀芯适用于常温常压、高低温以及高中压的环境，适用范围广。

Description

球阀阀芯的制作方法

技术领域

本发明属于阀门技术领域，涉及一种球阀阀芯，尤其涉及一种球阀阀芯的制作方法。

背景技术

阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。较为常见的阀门的种类一般包括球阀、角阀、截止阀等。其中，球阀的结构比较简单，操作方便，应用地较为广泛。

球阀的结构一般包括阀体、设置于阀体内的球状阀芯、内端与阀芯相连接的阀杆以及与阀杆上伸出阀体的外端相连接的手柄，阀芯与阀体之间设置有密封圈。球阀的球状阀芯整体上呈对称的球状结构，沿进水口和出水口的设置方向具有一贯穿的圆柱状通孔，阀芯的外侧面具有一用于与阀杆相连接的连接孔或者连接槽。该球阀阀芯的制造成本约占整个球阀制造成本的三分之一，具有较大的开发价值。

所以，人们设计了一种球阀阀芯并申报了中国专利，[其申请号为：200610052915.2；其公开号为：CN1908481A]，该球阀具有一个贯通气中心的通孔，其表面开有一个用于与阀杆相配的凹槽，球阀阀芯由呈球壳状的外球壳和呈圆筒状的内直管组成，外球壳与内直管之间形成一个空心体，且两者通过焊接固连。内直管的两端伸出外球壳且内直管两端的外侧壁与外球壳的外侧面之间形成一延续的曲面。该球阀相对于传统的翻砂铸造制作的球阀阀芯具有防水性和密封性好的优点。但是，因外球壳的端部与内直管的侧壁之间通过环缝加丝焊接，内直管需加厚加长以防焊接时击穿工件，焊好后再车削内孔及两端面，浪费了材料且加工工时较长，同时，焊点正好在密封面处，加工完成后发现虚焊、气孔、填料不足形成凹陷等缺陷后无法补救，次品率高。

又如中国专利公开了一种球阀阀芯的制作方法，[其申请号为：200810121206.4；其公开号为：CN101362281A]，该制作方法通过先挤压制作外球壳，再在外球壳中装配内直管，并通过两边冲头膨胀压紧的方式来使外球壳和内直管紧配合。该球阀阀芯的制作方法虽然排除了焊接工艺的诸多弊端，降低了成本。

但是，该制作方法制作出的球阀阀芯的外球壳与内直管的交接点正好在球面的密封面处，若该球阀阀芯应用于中高压及高低温的环境中时，内直管的端部和外球壳的端部之间会因热胀冷缩或者挤压变形，使得两者的端部连接处之间形成锋利的刃口，阀杆转动阀芯时会对阀芯和阀体之间的密封圈进行切割，造成球阀密封效果降低，影响球阀的使用寿命，故该种球阀阀芯只能应用于低压及常温环境下。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种球阀阀芯的制作方法，该球阀阀芯的制作方法制作出的阀芯能适应高中低压和高低温的使用环境。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

球阀阀芯的制作方法，其特征在于，所述的制作方法包括以下步骤：

a、加工准备：准备金属圆管一、金属圆管二以及相对设置的上模和下模，上模和下模结合后能形成球状的成型腔，所述的成型腔内还设有一与上述上模或者下模相固定的定位架；

b、放入成型腔：将金属圆管二套设于上述定位架外侧并固定，将金属圆管一放置于成型腔内并套设于上述金属圆管二外侧；

c、挤压成型：使上模和下模相向运动，通过成型腔的内壁挤压上述金属圆管一两端的端部，使金属圆管一的两端端部受力沿成型腔的内壁向内收缩直至上模和下模相结合，所述的金属圆管二的两端均位于挤压后的金属圆管一内且挤压后的金属圆管一两端的内径不大于上述金属圆管二两端的内径；

d、脱模：将上模和下模分离，自定位架上取下金属圆管一和金属圆管二，获得呈球状的球阀阀芯。

球阀阀芯的制作方法仅需将金属圆管二套设到定位架上，定位架可固定在上模或者下模上，再将金属圆管一套设到金属圆管二外的下模成型腔内，再经过挤压即可获得球阀阀芯坯体，优化了生产加工流程，降低了成本。同时，因金属圆管二的两端均位于挤压成型后的金属圆管一的内侧且金属圆管二无法自金属圆管一内脱出，成型后的球阀阀芯呈一完整的整体，没有焊接产生的诸多缺陷，即便阀芯应用于高温、低温、高压、中压等环境下，阀芯也不易变形，不会因分离而产生刃口来切割密封圈，保证了球阀的质量，提高了球阀的适用范围和使用寿命。

在上述的球阀阀芯的制作方法中，所述的步骤d后，对金属圆管二进行自内向外的冲压扩张，使上述金属圆管二两端端部的外侧面紧密抵靠于挤压成型后的金属圆管一的内侧壁上。扩张时，通过冲头同时对金属圆管二和挤压成型后的金属圆管一进行向外扩张，通过金属圆管一和金属圆管二自身材料的弹性，使其在扩张后有小幅度的回缩来将两者卡紧。扩张的目的是提升两者之间的固定效果，提高抗压强度，提高同心度，并撑圆金属圆管二，对其进行整形。

在上述的球阀阀芯的制作方法中，所述的步骤a和步骤b之间，对金属圆管二两端车制或冲压或滚轧外倒角。在金属圆管二两端车制外倒角既可方便金属圆管一的套设，又可增加金属圆管二与挤压成型后的金属圆管一的内侧壁相接触的接触面，通过增加支撑面积的方式增加支撑强度，使得球阀阀芯更适应高中压等使用环境。

在上述的球阀阀芯的制作方法中，所述的外倒角的形状与挤压成型后的金属圆管一的内侧壁的形状相匹配。形状相匹配可使两者完全抵靠，进一步增强支撑强度，进而提高球阀阀芯的强度，使其适用于高中压等使用环境。

在上述的球阀阀芯的制作方法中，所述的步骤a和步骤b之间，对金属圆管一的侧壁进行冲压并形成用于与阀杆相连接的连接孔。先冲压出连接孔再进行挤压成型加工，可保证成型后的球阀阀芯的强度不会因加工连接孔而受到影响。

在上述的球阀阀芯的制作方法中，所述的步骤d后，对挤压成型后的金属圆管一的外侧球面进行车削并抛光。通过车削并抛光金属圆管一的外侧面来获得美观统一，尺寸标准的球状阀芯，通过上述步骤d中的扩张来撑圆金属圆管二，以支撑金属圆管一，可保证此时车削外球面时的球面精度。

在上述的球阀阀芯的制作方法中，所述的下模底部具有一凹腔，所述的定位架包括用于螺纹连接于上述凹腔内的底座以及固定于底座上侧的数个呈U型的支撑件，所述的支撑件竖直设置且其呈圆弧状的连接段位于上侧，所述的支撑件一端与上述底座固连，另一端的侧部用于与上述金属圆管二的内侧壁相抵靠。倒U型的数个支撑件，在金属圆管二套设于数个支撑件外侧时，挤压U型支撑件收缩形变，通过支撑件自身回复弹力的作用固定金属圆管二，固定方便。

在上述的球阀阀芯的制作方法中，所述的支撑件上相对于与底座相固定的另一端的侧部还具有向外凸出的限位部，所述的限位部用于与金属圆管二的端面相抵靠。将金属圆管二竖直套设于支撑件上时，金属圆管二可向下移动至其下端面与限位部相抵靠，则金属圆管二实现定位，因限位部位于金属圆管二的下侧，则适当调整支撑件端部的位置即可在挤压处理时，由形变的金属圆管一的端部将支撑件上可活动的一端向内挤压，使得支撑件对金属圆管二的定位取消，便于取出。

在上述的球阀阀芯的制作方法中，所述的步骤a中，从金属管原料上切割下所需长度作为金属圆管一。在金属管原料上直接切割下所需的长度可减少原料的浪费，提高材料利用率，降低生产成本。

在上述的球阀阀芯的制作方法中，所述的步骤a中，从金属管原料上切割下所需长度作为金属圆管二。同样的，金属圆管二也可直接在金属管上进行切割，选料时，金属圆管二的金属管原料的内径应略小于阀芯的通径。

与现有技术相比，本球阀阀芯的制作方法具有以下优点：

1、本球阀阀芯的制作方法仅需将金属圆管二和金属圆管一依次套设到定位架和成型腔内，再经过挤压和扩张即可获得球阀阀芯，整个加工流程简单，操作方便，提高了加工效率，降低了生产成本。

2、本球阀阀芯的制作方法制作的球阀阀芯中，金属圆管二的两端均位于挤压成型为球壳的金属圆管一内且不会伸出，解决了焊接阀芯用料多，加工工时长及焊接后焊缝处的焊接效果差的问题，同时解决了内外直管不焊接时只能在低压普通环境下使用的局限性，使焊接要求很高的工艺成为简单易操作的工艺，即便在高温、低温、高压、中压的环境中也不会出现阀芯两端因金属圆管一和金属圆管二端部产生刃口来切割密封圈的情况，同时，该球阀阀芯也适用于常温和常压的环境，该制作方法也适用于生产各种规格大小的球阀阀芯，适用范围广。

3、因无需考虑受到环境影响而造成金属圆管一和金属圆管二端部产生刃口的情况，本球阀阀芯的制作方法中的金属圆管二可根据不同压力要求科学选用管壁厚度，提高了金属圆管二的支撑强度，进而提高了球阀阀芯的强度，通过挤压扩张后内孔及两端面无需车削即可直接加工阀芯球面，加工方便。

4、与传统球阀阀芯的制作方法相比，在同等使用质量的前提下，本制作方法制作过程中没有过多的余料，没有焊接且制作过程简单，可大幅度降低人工成本和材料成本。

5、本球阀阀芯的制作方法填补了1寸以下规格只有实心阀芯却没有空心阀芯的市场空白，适用范围广。

附图说明

图1是本球阀阀芯的制作方法中金属圆管一和金属圆管二均设置于成型腔中时的剖视结构示意图。

图2是本球阀阀芯的制作方法中上模和下模结合时的剖视结构示意图。

图3是本球阀阀芯的制作方法的工艺流程图。

图中，1、金属圆管一；2、金属圆管二；21、外倒角；3、上模；4、下模；5、成型腔；6、定位架；61、底座；62、支撑件；63、限位部。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图2和图3所示，本球阀阀芯的制作方法包括以下步骤：

a、加工准备：准备金属圆管一1、金属圆管二2以及相对设置的上模3和下模4，上模3和下模4结合后能形成球状的成型腔5，成型腔5内还设有一与上模3或者下模4相固定的定位架6；

这里，金属圆管一1和金属圆管二2分别自两种金属管原料上切割所需的长度获得，切割获得的金属圆管一1和金属圆管二2中，金属圆管一1的轴向长度大于金属圆管二2的轴向长度并同时大于成型腔5的高度，金属圆管一1的内径大于金属圆管二2的外径。

上模3和下模4上下正对设置，下模4的成型腔5底部具有一开口朝上的凹腔，定位架6包括用于螺纹连接于凹腔内的底座61以及固定于底座上侧的数个呈U型的支撑件62。支撑件62竖直设置且其呈圆弧状的连接段位于上侧，支撑件62一端与底座61固连，另一端的侧部用于与金属圆管二2的内侧壁相抵靠。

在本实施例中，支撑件62的数量为3个且绕底座61的轴线均匀分布，支撑件62整体沿底座的径向设置。支撑件62上相对于与底座61相固定的另一端的侧部还具有向外凸出的限位部63，限位部63用于与金属圆管二2的端面相抵靠。

在金属圆管二2套设于数个支撑件62外侧时，挤压U型支撑件62并使其收缩形变，金属圆管二2可向下移动至其下端面与限位部63相抵靠，通过支撑件62自身回复弹力的作用以及限位部63的设置来固定金属圆管二2，固定方便。因限位部63位于金属圆管二2的下侧，则适当调整支撑件62端部的位置即可在挤压处理时，由形变的金属圆管一1的端部将支撑件62上可活动的一端向内挤压，使得支撑件62对金属圆管二2的定位取消，便于取出。

同理，凹腔和定位架6也可反向地设置于上模3的成型腔5底部，固定时将金属圆管二2自下而上固定在定位架6上即可。

a1、冲压连接孔：对金属圆管一1的侧壁进行冲压并形成用于与阀杆相连接的连接孔；

这里，连接孔可通过冲压拉伸工艺一次成型或冲压拉伸分两步成型，该冲压的具体方式与申请人之前申请的专利号为201220298351.1的专利中所述的阀杆孔的加工方式相同。

a2、车制外倒角21：对金属圆管二2的两端端部车制外倒角21，该外倒角21的形状与挤压成型后的金属圆管一1的内侧壁的形状相匹配；这里，车制外倒角21和冲压连接孔的步骤可先后调换，外倒角21也可采用冲压或者滚轧的方式获得。

b、放入成型腔5：将金属圆管二2竖直地套设于定位架6外侧并固定，将金属圆管一1竖直地放置于成型腔5内并套设于金属圆管二2外侧；

具体地说，固定金属圆管二2的方式是：采用直径大小略小于金属圆管二2内径的芯轴61，再在芯轴61上套设O型圈62，将金属圆管二2套设于芯轴61上时，金属圆管二2的内侧壁挤压O型圈62使其形变，O型圈62具有向外复位的趋势而将金属圆管二2撑住。

固定金属圆管二2后，其上端和下端与结合后的模具的成型腔5上下侧壁之间均具有间距，金属圆管一1套设于金属圆管二2外侧后，金属圆管二2的两端均位于金属圆管一1内侧。

c、挤压成型：使上模3和下模4相向运动，通过成型腔5的内壁挤压金属圆管一1两端的端部，使金属圆管一1的两端端部受力沿成型腔5的内壁向内收缩直至上模3和下模4相结合，上模3和下模4结合后，金属圆管二2的两端均位于挤压后的金属圆管一1内且挤压后的金属圆管一1两端的内径不大于金属圆管二2两端的内径；这里，金属圆管一1挤压成型后的形状为球状，也可称为球壳。

d、脱模：将上模和下模分离，自定位架上取下金属圆管一1和金属圆管二2，获得呈球状的球阀阀芯。取出金属圆管一1和金属圆管二2时，可直接将金属圆管二2沿轴向拔出。

e、扩张：利用冲头对金属圆管二2进行自内向外的冲压扩张，使金属圆管二2两端端部的外侧面紧密抵靠于挤压成型后的金属圆管一1的内侧壁上。在本实施例中，扩张时，通过冲头同时对金属圆管二2和挤压成型后的金属圆管一1进行向外扩张，通过金属圆管一1和金属圆管二2自身材料的弹性，使其在扩张后有小幅度的回缩来将两者卡紧。扩张的目的是提升两者之间的固定效果，提高同心度，并撑圆金属圆管二，对其进行整形。扩张之前，可先对金属圆管一1的端部进行相应地车削处理，以便于扩张。

f、车外球面、抛光：对挤压成型后的金属圆管一1的外侧面进行外球面车削并抛光。

与现有技术相比较，本球阀阀芯的制作方法仅需将金属圆管二2和金属圆管一1依次套设到定位架6上，再经过挤压和扩张即可获得球阀阀芯，优化了生产加工流程，降低了成本。同时，因金属圆管二2的两端均位于球壳的内侧且金属圆管二2无法自球壳内脱出，可根据压力要求科学选用材料厚度，即便阀芯应用于高温、低温、高压、中压等环境下，阀芯也不易变形保证了阀芯的质量。另外，阀芯两端的端部仅为金属圆管一1挤压成型后的端部，不存在因分离而产生刃口来切割密封圈的情况，提高了球阀的适用范围和使用寿命。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.球阀阀芯的制作方法，其特征在于，所述的制作方法包括以下步骤：

a、加工准备：准备金属圆管一(1)、金属圆管二(2)以及相对设置的上模(3)和下模(4)，上模(3)和下模(4)结合后能形成球状的成型腔(5)，所述的成型腔(5)内还设有一与上述上模(3)或者下模(4)相固定的定位架(6)；

b、放入成型腔(5)：将金属圆管二(2)套设于上述定位架(6)外侧并固定，将金属圆管一(1)放置于成型腔(5)内并套设于上述金属圆管二(2)外侧；

c、挤压成型：使上模(3)和下模(4)相向运动，通过成型腔(5)的内壁挤压上述金属圆管一(1)两端的端部，使金属圆管一(1)的两端端部受力沿成型腔(5)的内壁向内收缩直至上模(3)和下模(4)相结合，所述的金属圆管二(2)的两端均位于挤压后的金属圆管一(1)内且挤压后的金属圆管一(1)两端的内径不大于上述金属圆管二(2)两端的内径；

d、脱模：将上模(3)和下模(4)分离，自定位架(6)上取下金属圆管一(1)和金属圆管二(2)，获得呈球状的球阀阀芯。

2.根据权利要求1所述的球阀阀芯的制作方法，其特征在于，所述的步骤d后，对金属圆管二(2)进行自内向外的冲压扩张，使上述金属圆管二(2)两端端部的外侧面紧密抵靠于挤压成型后的金属圆管一(1)的内侧壁上。

3.根据权利要求1或2所述的球阀阀芯的制作方法，其特征在于，所述的步骤a和步骤b之间，对金属圆管二(2)两端车制或冲压或滚轧外倒角(21)。

4.根据权利要求3所述的球阀阀芯的制作方法，其特征在于，所述的外倒角(21)的形状与挤压成型后的金属圆管一(1)的内侧壁的形状相匹配。

5.根据权利要求1或2所述的球阀阀芯的制作方法，其特征在于，所述的步骤a和步骤b之间，对金属圆管一(1)的侧壁进行冲压并形成用于与阀杆相连接的连接孔。

6.根据权利要求1或2所述的球阀阀芯的制作方法，其特征在于，所述的步骤d后，对挤压成型后的金属圆管一(1)的外侧面进行车削并抛光。

7.根据权利要求1或2所述的球阀阀芯的制作方法，其特征在于，所述的下模(4)底部具有一凹腔，所述的定位架(6)包括用于螺纹连接于上述凹腔内的底座(61)以及固定于底座(61)上侧的数个呈U型的支撑件(62)，所述的支撑件(62)竖直设置且其呈圆弧状的连接段位于上侧，所述的支撑件(62)一端与上述底座(61)固连，另一端的侧部用于与上述金属圆管二(2)的内侧壁相抵靠。

8.根据权利要求7所述的球阀阀芯的制作方法，其特征在于，所述的支撑件(62)上相对于与底座(61)相固定的另一端的侧部还具有向外凸出的限位部(63)，所述的限位部(63)用于与金属圆管二(2)的端面相抵靠。

9.根据权利要求1或2所述的球阀阀芯的制作方法，其特征在于，所述的步骤a中，从金属管原料上切割下所需长度作为金属圆管一(1)。

10.根据权利要求1或2所述的球阀阀芯的制作方法，其特征在于，所述的步骤a中，从金属管原料上切割下所需长度作为金属圆管二(2)。