CN109013996A - 一种冷镦成型气门嘴及其成型工艺 - Google Patents

一种冷镦成型气门嘴及其成型工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冷镦成型气门嘴，包括气门嘴本体，气门嘴本体冷镦成型有主体段、锥形台体和台前段；气门嘴本体冷镦成型有贯通主体段、锥形台体和台前段的芯腔；芯腔包括位于主体段内的第一芯腔和第二芯腔、位于锥形台体内的第三芯腔以及位于台前段内的第四芯腔和第五芯腔；第一芯腔、第二芯腔、第四芯腔和第五芯腔均为圆柱形腔，第三芯腔为锥形腔，锥形腔的锥张角为17度，台前段的外周面滚压有外螺牙，第四芯腔的内周壁挤压有内螺牙。其成型工包括下料步骤、本体成型步骤、外牙成型步骤、内牙成型步骤、喷漆步骤和成品步骤。本发明成型工艺先进、生产效率高、制造成本低，并适于批量生产。

Description

一种冷镦成型气门嘴及其成型工艺
技术领域
本发明属于气门嘴技术领域，特别是采用冷镦工艺制备的一种冷镦成型气门嘴及其成型工艺。
背景技术
目前，气门嘴的制造状况为：气门嘴制造采用的材料为铜，锌合金，不锈钢，铝等金属，工艺采用压铸加工或简易冷镦加工，车加工，电镀加工。
为种工艺方法生产的气门嘴其缺点为：
其一，铜，锌合金，不锈钢材料比重大，与整车轻量化发展的趋势不符。
其二，材料使用是重金属类别，其加工工艺为压铸工艺，生产中油烟大，且必须采取水冷却，废气，废水处理造成环境污染；
其三，由于压铸毛胚粗糙，必须经过多道车加工，会造成材料浪费，工序繁琐，报废率高，成本增加。
其四，电镀加工工艺属于严重污染行业，不符合国家环境治理政策。
其五，现有铝气门嘴加工工艺技术落后，材料选用不合适，硬度低（HRV70），不符合气门嘴硬度要求，冷镦技术落后，经过多道车加工造成材料资源浪费，生产报废率高，主要部分精度不够，工序繁琐成本较高。
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的现状，而提供一种成型工艺先进、生产效率高、制造成本低的冷镦成型气门嘴及其成型工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种冷镦成型气门嘴，包括气门嘴本体，气门嘴本体冷镦一体成型有依次相连的主体段、锥形台体和台前段；并且该气门嘴本体冷镦成型有轴向贯通主体段、锥形台体和台前段的芯腔；芯腔包括位于主体段内的第一芯腔和第二芯腔、位于锥形台体内的第三芯腔以及位于台前段内的第四芯腔和第五芯腔；第一芯腔、第二芯腔、第四芯腔和第五芯腔均为圆柱形腔，第三芯腔为锥形腔，锥形腔的锥张角为17度，台前段的外周面采用滚丝工艺滚压成型有外螺牙，第四芯腔的内周壁采用挤压工艺挤压成型有内螺牙。
为优化上述技术方案，采取的措施还包括：
上述的主体段的外表面上以及锥形台体的外表面上均喷涂有一层喷漆层。
上述的第五芯腔的直径大于第四芯腔的直径；第四芯腔的直径大于第三芯腔的大端的直径，第二芯腔的直径等于第三芯腔的小端的直径；第一芯腔的直径大于第二芯腔的直径。
上述的气门嘴本体的材质为5056铝合金材料。
本发明还提供了一种冷镦成型气门嘴的成型工艺，该成型工艺依次包括以下步骤：
下料步骤：采用下料设备将5056铝合金材料的盘圆分段切断成设计长度的圆柱形坯料；
本体成型步骤：采用冷镦冲模具将分段的圆柱形坯料冷镦成型为带有主体段、锥形台体、台前段以及依次连通的第一芯腔、第二芯腔、第三芯腔、第四芯腔和第五芯腔的气门嘴本体；
外牙成型步骤：采用滚丝设备在冷镦成型的气门嘴本体的台前段外周面上滚压成型外螺牙；
内牙成型步骤：在滚压有外螺牙的气门嘴本体的第四芯腔的内周壁上采用挤压设备挤压成型内螺牙。
喷漆步骤：将成型有外牙和内牙的气门嘴本体去污、清洗、烘干后，采用喷涂设备将气门嘴本体的主体段的外表面和锥形台体的外表面喷涂上一层起防锈作用的喷漆层；
成品步骤：将带有喷漆层的气门嘴本体再次烘干，并进行产品质检、包装后即获得冷镦成型气门嘴。
上述的下料步骤中的下料设备包括两对相切旋转配合向后输送盘圆的输料轮以及内刀、外刀、外刀座、外刀夹和顶针；内刀设置在输料轮的后方并开有允许盘圆穿过的内刀孔；外刀座设置在内刀的后方，外刀转动安装在外刀座上，该外刀与内刀相配合按设计的长度要求将伸出内刀孔的盘圆分段切断成下料坯料的圆柱形坯料；内刀下方设置有用于承接圆柱形坯料的接料斗，圆柱形坯料由接料斗按序滑入冷镦冲模具；外刀夹弹性地安装在外刀座上并能与外刀卡位相配合，顶针螺旋安装在外刀座上并与外刀夹顶接相配合。
上述的本体成型步骤中的冷镦冲模具包括有六道冷镦工位；六道冷镦工位依次包括第一冷镦工位、第二冷镦工位、第三冷镦工位、第四冷镦工位、第五冷镦工序和第六冷镦工位。
上述的第一冷镦工位为采用冷镦冲模具的第一工位模具将圆柱形坯料冷镦整平以保证后序冷镦冲压工位中圆柱形坯料的同心度；整平后的圆柱形坯料的上端面和下端面平整，并且下端面的周边成型有环形导角面；第二冷镦工位为采用冷镦冲模具的第二工位模具在冷镦有环形导角面的圆柱形坯料的上端面中心和下端面中心同时冲压出为后续孔径冲压定位保证同心度的定位孔。
上述的第三冷镦工位为采用冷镦冲模具的第三工位模具在冲压有定位孔的圆柱形坯料上冲压出气门嘴本体的主体段，并将圆柱形坯料下端面的定位孔冲压形成第一芯腔，将圆柱形坯料上端面的定位孔冲压成第五芯腔的预成孔；第四冷镦工位为采用冷镦冲模具的第四工位模具将冲有第一芯腔的圆柱形坯料上端面的预成孔冲压形成第五芯腔、第四芯腔和带有17度锥张角的第三芯腔；
上述的第五冷镦工位为采用冷镦冲模具的第五工位模具将第四工位模具冲压后的圆柱形坯料冲压成型出气门嘴本体的台前段和锥形台体；第六冷镦工位为采用冷镦冲模具的第六工位模具将第五工位模具冲压后的圆柱形坯料冲压出第二芯腔，使第一芯腔、第二芯腔、第三芯腔、第四芯腔和第五芯腔依次贯通形成气门嘴本体。
与现有技术相比，本发明所具有的优点及效果是：
1、采用5056铝合金材料，5056铝合金属于防锈铝系列，硬度高（HRV100以上），比重轻。
2、气门嘴本体采用冷镦工艺成型，冷镦成型的芯腔部分精度高，并无需传统的车加工工序，产品合格率高、加工成本低。
3、外螺牙和内螺牙分别采取滚压和挤压工艺成型，因此不会产生铝削，大大降低了材料资源，降低了材料成本，螺牙的滚、挤压工艺提高了螺牙的强度，增加了气门嘴的安全性能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的成型工艺图；
图3是本发明下料步骤中下料设备的下料原理示意图；
图4是本发明六道冷镦工位的冷镦工艺流程图。
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4为本发明实施例的结构及工艺流程示意图。
其中的附图标记为：锥张角Ψ、盘圆A、圆柱形坯料A1、导角斜面a、过渡弧面b、环形导角面B、定位孔C、外螺牙W、内螺牙N、气门嘴本体1、第一芯腔1a、第二芯腔1b、第三芯腔1c、第四芯腔1d、第五芯腔1e、主体段11、锥形台体12、台前段13、输料轮21、内刀22、外刀23、外刀座24、外刀夹25、顶针26。
现有工艺生产的气门嘴硬度普遍低于HRV70，并且后续通常需要车削加工，生产工艺落后，材料资源浪费大，成本高，产品安全性能差。
本发明公开了一种采用冷镦工艺制备的冷镦成型气门嘴，该气门嘴包括气门嘴本体1，门嘴本体1的材质为5056铝合金材料。056铝合金属于防锈铝系列，具有硬度高、重量轻的特点，其硬度可以达到HRV100以上。气门嘴本体1为采用冷镦工艺成型一体件，成型有依次相连的主体段11、锥形台体12和台前段13。主体段11和台前段13均为圆柱形。本发明的最大特点在于气门嘴的芯腔也是冷镦成型，芯腔由主体段11、锥形台体12和台前段13轴向贯通整个气门嘴本体1。由于芯腔的冷镦成型工艺需要多道工序，因此，本发明的芯腔包括位于主体段11内的第一芯腔1a和第二芯腔1b、位于锥形台体12内的第三芯腔1c以及位于台前段13内的第四芯腔1d和第五芯腔1e。第一芯腔1a、第二芯腔1b、第三芯腔1c、第四芯腔1d和第五芯腔1e依次相连。本发明的第一芯腔1a、第二芯腔1b、第四芯腔1d和第五芯腔1e均为圆柱形腔，第三芯腔1c则为锥形腔，锥形腔的锥张角Ψ为17度。台前段13的外周面采用滚丝工艺滚压成型有外螺牙W，第四芯腔1d的内周壁采用挤压工艺挤压成型有内螺牙N。
本发明气门嘴的气门嘴本体1采用冷镦工艺成型，成型后的气门嘴本体1再通过滚压工艺滚压成型外螺牙，采用挤压工艺挤压成型内螺牙N，产品生产过程无需车削工序。克服了现有生产技术设备落后，工艺落后，材料浪费大，成本较高，产品安全性能不够的缺陷，发明提高了产品的安全性能，降低了材料成本和产品制造成本，大幅度提高了生产效率。并且由于采用新型材料的5056铝合金材料，产品硬度在HRV100—HRV110。
实施例中，本发明的主体段11的外表面上以及锥形台体12的外表面上均喷涂有一层喷漆层。
本发明的第五芯腔1e的直径大于第四芯腔1d的直径；第四芯腔1d的直径大于第三芯腔1c的大端的直径，第二芯腔1b的直径等于第三芯腔1c的小端的直径；第一芯腔1a的直径大于第二芯腔1b的直径。
实施例中，本发明的第五芯腔1e的腔口成型有导角斜面a。第一芯腔1a和第二芯腔1b的连接间具有过渡弧面b。
本发明还公开了一种冷镦成型气门嘴的成型工艺，该成型工艺依次包括以下步骤：
下料步骤：采用下料设备将5056铝合金材料的盘圆A分段切断成设计长度的圆柱形坯料A1；
下料步骤中的下料设备包括两对相切旋转配合向后输送盘圆A的输料轮21以及内刀22、外刀23、外刀座24、外刀夹25和顶针26；内刀22设置在输料轮21的后方并开有允许盘圆A穿过的内刀孔；外刀座24设置在内刀22的后方，外刀23转动安装在外刀座24上，该外刀23与内刀22相配合按设计的长度要求将伸出内刀孔的盘圆A分段切断成下料坯料的圆柱形坯料A1；内刀22下方设置有用于承接圆柱形坯料A1的接料斗，圆柱形坯料A1由接料斗按序滑入冷镦冲模具；外刀夹25弹性地安装在外刀座24上并能与外刀23卡位相配合，顶针26螺旋安装在外刀座24上并与外刀夹25顶接相配合。
本体成型步骤：采用冷镦冲模具将分段的圆柱形坯料A1冷镦成型为带有主体段11、锥形台体12、台前段13以及依次连通的第一芯腔1a、第二芯腔1b、第三芯腔1c、第四芯腔1d和第五芯腔1e的气门嘴本体1；
外牙成型步骤：采用滚丝设备在冷镦成型的气门嘴本体1的台前段13外周面上滚压成型外螺牙W；
内牙成型步骤：在滚压有外螺牙W的气门嘴本体1的第四芯腔1d的内周壁上采用挤压设备挤压成型内螺牙N。
喷漆步骤：将成型有外牙和内牙的气门嘴本体1去污、清洗、烘干后，采用喷涂设备将气门嘴本体1的主体段11的外表面和锥形台体12的外表面喷涂上一层起防锈作用的喷漆层；
成品步骤：将带有喷漆层的气门嘴本体1再次烘干，并进行产品质检、包装后即获得冷镦成型气门嘴。
图4为本发明六道冷镦工位的冷镦工艺流程图，如图所示，本体成型步骤中的冷镦冲模具包括有六道冷镦工位；六道所述的冷镦工位依次包括第一冷镦工位、第二冷镦工位、第三冷镦工位、第四冷镦工位、第五冷镦工序和第六冷镦工位。
上述的第一冷镦工位为采用冷镦冲模具的第一工位模具将圆柱形坯料A1冷镦整平以保证后序冷镦冲压工位中圆柱形坯料A1的同心度；整平后的圆柱形坯料A1的上端面和下端面平整，并且下端面的周边成型有环形导角面B。由于分段切断后的圆柱形坯料A1的上下两端不平整，圆柱形坯料A1整体轴向的同心度不高，因此第一冷镦工位的主要作用是将分段后的圆柱形坯料A1整平，以保证后续冲压工位的同心度、平整度，保住尺寸的稳定。
第二冷镦工位为采用冷镦冲模具的第二工位模具在冷镦有环形导角面B的圆柱形坯料A1的上端面中心和下端面中心同时冲压出为后续孔径冲压定位保证同心度的定位孔C。第二冷镦工位的主要作用就是为后续孔径冲压定位，以使后道冲压能保证同心度，同时也直到了二次整平和预成型的作用。
上述的第三冷镦工位为采用冷镦冲模具的第三工位模具在冲压有定位孔C的圆柱形坯料A1上冲压出气门嘴本体1的主体段11，并将圆柱形坯料A1下端面的定位孔C冲压形成第一芯腔1a，将圆柱形坯料A1上端面的定位孔C冲压成第五芯腔1e的预成孔。本发明第三冷镦工位的作用是将气门嘴产品所要求的第五芯腔1e的预成孔冲压成型，同时将气门嘴小径即主体段11缩至要求尺寸及第一芯腔1a冲压成型。
第四冷镦工位为采用冷镦冲模具的第四工位模具将冲有第一芯腔1a的圆柱形坯料A1上端面的预成孔冲压形成第五芯腔1e、第四芯腔1d和带有17度锥张角的第三芯腔1c；本发明第四冷镦工位的主要作用是将气门嘴所要求的17度锥张角成型。
上述的第五冷镦工位为采用冷镦冲模具的第五工位模具将第四工位模具冲压后的圆柱形坯料A1冲压成型出气门嘴本体1的台前段13和锥形台体12。第五冷镦工位的作用是将气门嘴所要求的尺寸冲压成型。
第六冷镦工位为采用冷镦冲模具的第六工位模具将第五工位模具冲压后的圆柱形坯料A1冲压出第二芯腔1b，使第一芯腔1a、第二芯腔1b、第三芯腔1c、第四芯腔1d和第五芯腔1e依次贯通形成气门嘴本体1。第六冷镦工位的作用是将气门嘴所要求的芯腔尺寸打穿贯通。
本发明的主要贡献体现在气门嘴本体1的材质采用了5056铝合金材料，气门嘴本体1的外形部分及其芯腔部分均采用冷镦加工成型，内螺牙和外螺牙分别采用挤压和滚压方式成型，从而使本发明的气门嘴实现了产品轻量化，节省材料，产品性能提高，减少了芯腔部位车削加工的工序，提高了芯腔部位的精度，内外螺牙的挤压方式，提高了牙纹强度，增强了产品的安全性能及精度。
本发明的成型工艺创新结果为：
1、气门嘴芯腔冷镦成型，不需要进行二次加工。
2、后续不需要进行车加工，产品全部采用冷镦及挤压成型，提高了产品的硬度及强度。
3、冷镦加工效率高，是传统加工工艺的4倍以上，并且报废率极低。现有工艺芯腔部分报废率约千分之十左右，冷镦成型芯腔部分报废率在万分之五左右。
4、现有工艺芯腔部分效率为13只/分钟，冷镦成型的芯腔部分加工效率为95只/分钟。
5、现有工艺芯腔中的内螺牙容易造成滑牙，挤压成型的螺牙由于提高了牙纹的强度，因此不存在滑牙问题。
6、现有工艺芯腔螺牙铝削问题严重，漏气率为千分之十左右，本发明采用挤压工艺，不存在铝削问题，漏气率可控万分之一。
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 (10)

1.一种冷镦成型气门嘴，包括气门嘴本体(1)，其特征是：所述的气门嘴本体(1)冷镦一体成型有依次相连的主体段(11)、锥形台体(12)和台前段(13)；并且该气门嘴本体(1)冷镦成型有轴向贯通主体段(11)、锥形台体(12)和台前段(13)的芯腔；所述的芯腔包括位于主体段(11)内的第一芯腔(1a)和第二芯腔(1b)、位于锥形台体(12)内的第三芯腔(1c)以及位于台前段(13)内的第四芯腔(1d)和第五芯腔(1e)；所述的第一芯腔(1a)、第二芯腔(1b)、第四芯腔(1d)和第五芯腔(1e)均为圆柱形腔，所述的第三芯腔(1c)为锥形腔，所述的锥形腔的锥张角(Ψ)为17度，所述的台前段(13)的外周面采用滚丝工艺滚压成型有外螺牙(W)，所述的第四芯腔(1d)的内周壁采用挤压工艺挤压成型有内螺牙(N)。
2.根据权利要求1所述的一种冷镦成型气门嘴，其特征是：所述的主体段(11)的外表面上以及锥形台体(12)的外表面上均喷涂有一层喷漆层。
3.根据权利要求2所述的一种冷镦成型气门嘴，其特征是：所述的第五芯腔(1e)的直径大于第四芯腔(1d)的直径；所述的第四芯腔(1d)的直径大于第三芯腔(1c)的大端的直径，所述的第二芯腔(1b)的直径等于第三芯腔(1c)的小端的直径；所述的第一芯腔(1a)的直径大于第二芯腔(1b)的直径。
4.根据权利要求3所述的一种冷镦成型气门嘴，其特征是：所述的气门嘴本体(1)的材质为5056铝合金材料。
5.一种权利要求4所述的冷镦成型气门嘴的成型工艺，其特征是：该成型工艺依次包括以下步骤：
下料步骤：采用下料设备将5056铝合金材料的盘圆(A)分段切断成设计长度的圆柱形坯料(A1)；
本体成型步骤：采用冷镦冲模具将分段的圆柱形坯料(A1)冷镦成型为带有主体段(11)、锥形台体(12)、台前段(13)以及依次连通的第一芯腔(1a)、第二芯腔(1b)、第三芯腔(1c)、第四芯腔(1d)和第五芯腔(1e)的气门嘴本体(1)；
外牙成型步骤：采用滚丝设备在冷镦成型的气门嘴本体(1)的台前段(13)外周面上滚压成型外螺牙(W)；
内牙成型步骤：在滚压有外螺牙(W)的气门嘴本体(1)的第四芯腔(1d)的内周壁上采用挤压设备挤压成型内螺牙(N)。
6.喷漆步骤：将成型有外牙和内牙的气门嘴本体(1)去污、清洗、烘干后，采用喷涂设备将气门嘴本体(1)的主体段(11)的外表面和锥形台体(12)的外表面喷涂上一层起防锈作用的喷漆层；
成品步骤：将带有喷漆层的气门嘴本体(1)再次烘干，并进行产品质检、包装后即获得冷镦成型气门嘴。
7.根据权利要求5所述的冷镦成型气门嘴的成型工艺，其特征是：所述的下料步骤中的下料设备包括两对相切旋转配合向后输送盘圆(A)的输料轮(21)以及内刀(22)、外刀(23)、外刀座(24)、外刀夹(25)和顶针(26)；所述的内刀(22)设置在输料轮(21)的后方并开有允许盘圆(A)穿过的内刀孔；所述的外刀座(24)设置在内刀(22)的后方，所述的外刀(23)转动安装在外刀座(24)上，该外刀(23)与内刀(22)相配合按设计的长度要求将伸出内刀孔的盘圆(A)分段切断成下料坯料的圆柱形坯料(A1)；所述的内刀(22)下方设置有用于承接圆柱形坯料(A1)的接料斗，所述的圆柱形坯料(A1)由接料斗按序滑入冷镦冲模具；所述的外刀夹(25)弹性地安装在外刀座(24)上并能与外刀(23)卡位相配合，所述的顶针(26)螺旋安装在外刀座(24)上并与外刀夹(25)顶接相配合。
8.根据权利要求6所述的冷镦成型气门嘴的成型工艺，其特征是：所述的本体成型步骤中的冷镦冲模具包括有六道冷镦工位；六道所述的冷镦工位依次包括第一冷镦工位、第二冷镦工位、第三冷镦工位、第四冷镦工位、第五冷镦工序和第六冷镦工位。
9.根据权利要求7所述的冷镦成型气门嘴的成型工艺，其特征是：所述的第一冷镦工位为采用冷镦冲模具的第一工位模具将圆柱形坯料(A1)冷镦整平以保证后序冷镦冲压工位中圆柱形坯料(A1)的同心度；整平后的圆柱形坯料(A1)的上端面和下端面平整，并且下端面的周边成型有环形导角面(B)；所述的第二冷镦工位为采用冷镦冲模具的第二工位模具在冷镦有环形导角面(B)的圆柱形坯料(A1)的上端面中心和下端面中心同时冲压出为后续孔径冲压定位保证同心度的定位孔(C)。
10.根据权利要求8所述的冷镦成型气门嘴的成型工艺，其特征是：所述的第三冷镦工位为采用冷镦冲模具的第三工位模具在冲压有定位孔(C)的圆柱形坯料(A1)上冲压出气门嘴本体(1)的主体段(11)，并将圆柱形坯料(A1)下端面的定位孔(C)冲压形成第一芯腔(1a)，将圆柱形坯料(A1)上端面的定位孔(C)冲压成第五芯腔(1e)的预成孔；所述的第四冷镦工位为采用冷镦冲模具的第四工位模具将冲有第一芯腔(1a)的圆柱形坯料(A1)上端面的预成孔冲压形成第五芯腔(1e)、第四芯腔(1d)和带有17度锥张角的第三芯腔(1c)；
根据权利要求9所述的冷镦成型气门嘴的成型工艺，其特征是：所述的第五冷镦工位为采用冷镦冲模具的第五工位模具将第四工位模具冲压后的圆柱形坯料(A1)冲压成型出气门嘴本体(1)的台前段(13)和锥形台体(12)；所述的第六冷镦工位为采用冷镦冲模具的第六工位模具将第五工位模具冲压后的圆柱形坯料(A1)冲压出第二芯腔(1b)，使第一芯腔(1a)、第二芯腔(1b)、第三芯腔(1c)、第四芯腔(1d)和第五芯腔(1e)依次贯通形成气门嘴本体(1)。
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