CN110303182A - 一种提高电磁气动阀密封性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高电磁气动阀密封性能的方法，包括以下步骤：1)在五轴加工中心的底座上安装多个定位销，再将这些定位销插入该电磁气动阀的阀体对应位置处的销孔内，采用螺栓将该阀体固定在底座上，然后利用五轴加工中心分别对该阀体气路上同轴的两个端孔进行铣削加工；2)电磁气动阀的阀芯的一端设有氟塑料，以用于与电磁气动阀的阀座配合打开或封闭气路，将该氟塑料在研磨平台上进行研磨，该研磨平台上的磨料颗粒采用绿碳化硅；3)电磁气动阀的阀座与该氟塑料接触的端面的外边缘和内孔边缘分别抛光形成圆角。本发明从加工工艺的角度出发，通过从阀体上的气路的同轴度、阀座与阀芯的配合端面出发，有效改善电磁气动阀的密封性能。

Description

一种提高电磁气动阀密封性能的方法

技术领域

本发明属于电磁气动阀领域，更具体地，涉及一种提高电磁气动阀密 封性能的方法。

背景技术

在电磁气动阀领域，阀门的密封性是一项关键的技术指标。阀门的密 封形式有很多种，如O型圈密封、球面硬密封、端面软密封等。电磁气动 阀主要应用于一些产品的控制系统中，密封性要求高，有的电磁气动阀属 于端面软密封，影响端面软密封性能的因素很多，如设计原理原因、密封 材料性能的原因、工作环境因素的原因、制造工艺方法的原因等。

电磁气动阀中的关键零件“阀体”的气路两个端孔之 间的同轴度较小，仅为φ0.01mm。该同轴度会直接影响到阀门的密封性。 常规的加工方式为数控车床加工。阀体两个端孔不可能利用数控车床在一 次装夹的情况下加工出来，因此常规的车加工方式只能通过工装夹具的方 式来完成加工，通常工装夹具为芯轴工装。通过多次试验，不管是使用国 内还是国外进口的精密车床，在两次装夹完成加工的情况下气路两个端孔 之间的同轴度φ0.01mm均不能得到有效保证，能够达到 同轴度φ0.01mm的零件数量约为10％，大部分产品同轴度为φ0.03mm～ φ0.04mm。由于零件阀体加工时间周期长、成本高，较高的不合格品会严 重影响到产品生产周期。

目前，电磁气动阀中“阀体”的加工为常规的车削加工，利用芯轴工 装的装夹保证阀体的同轴度，这种方式难以使零件的同轴度达到最好的状 态；阀芯的端面粗糙度要求Ra0.4，目前采用白刚玉研磨粉研磨该端面，效 果不好，研磨后的零件表面粗糙度不够；阀芯和阀座之间的配合间隙为 0.05-0.06mm，该配合间隙虽然能够保证产品在高频率运动状态下不卡滞， 但会影响产品的密封性；关键零件阀座端面密封刃口边缘为锐边，阀芯在 多次运动后，可能造成阀芯氟塑料端面破损的现象，这也可能导致阀芯泄 露。

因此，现有的工艺技术难以保证电磁气动阀的寿命，主要原因就是电 磁气动阀的阀芯在多次运动后产品容易出现泄露的质量问题，产品在工作 1000次后合格率约为70％，不合格产品需要进行拆卸、返修、试验，这样 严重的影响了产品的生产效率，并且质量不稳定，现在迫切需要一种新的 制造工艺方案解决电磁气动阀密封性能的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种提高电磁气 动阀密封性能的方法，其从加工工艺的角度出发，通过从阀体上的气路的 同轴度、阀座与阀芯的配合端面出发，有效改善电磁气动阀的密封性能。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种提高电磁气动 阀密封性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在五轴加工中心的底座上安装多个定位销，再将这些定位销插入该 电磁气动阀的阀体对应位置处的销孔内，以对该阀体实现限位，继而采用 螺栓将该阀体固定在该底座上，然后利用该五轴加工中心分别对该阀体气 路上同轴的两个端孔进行铣削加工，以保证这两个端孔的同轴度达到设定 要求；

2)该电磁气动阀的阀芯的一端设有氟塑料，以用于与电磁气动阀的阀 座配合打开或封闭气路，将该氟塑料在研磨平台上进行研磨，该研磨平台 上的磨料颗粒采用绿碳化硅，并且研磨平台用于研磨氟塑料的工作面的粗 糙度不小于Ra0.2；

3)该电磁气动阀的阀座与该氟塑料接触的端面的外边缘和内孔边缘分 别抛光形成圆角，其中，抛光工具为羊毛毡，抛光剂采用W10号白刚玉微 粉与煤油的混合物。

优选地，步骤1)中这两个端孔的同轴度为φ0.01mm。

优选地，步骤2)中，该研磨平台为铸铁研磨平台。

优选地，步骤2)的研磨过程中，研磨压力为4N，研磨速度为1cm/s， 研磨轨迹为8字形路线，并且在拐弯处进行圆滑过渡。

优选地，该电磁气动阀的阀芯的外壁与该阀座的内壁之间的配合间隙 为0.03mm-0.04mm。

优选地，该电磁气动阀的阀芯的外壁与该阀座的内壁的粗糙度均不小 于Ra0.4。

优选地，步骤3)中抛光形成的圆角的半径为0.03mm。

优选地，步骤3)中，抛光压力为4N，抛光时间为20s，羊毛毡的转速 300r/min。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够 取得下列有益效果：

(1)本发明通过改进阀体的机械加工方案，采用五轴加工中心加工阀 体的气路两个端孔，保证了气路两个端孔的同轴度可达到φ0.01mm，该加 工方案有效的保证了产品生产质量，并且工装装夹简单，生产效率得到提 高；

(2)本发明改进阀芯的端面研磨工艺方案，采用绿碳化硅研磨微粉代 替白刚玉研磨微粉，经过精修保证粗糙度不小于Ra0.2的铸铁研磨平台代替 常规研磨平台，大大的提高了关键零件阀芯氟塑料端面的表面粗糙度质量， 从而能提高阀芯与阀座的密封性能；

(3)本发明改进阀芯和阀座之间的配合间隙，配合间隙取值适当，这 样减小了阀芯端面不同压痕之间的不重合度，使阀芯在多次运动后压痕能 够更好的重合，从而提高了阀芯的密封性；

(4)本发明将阀座密封刃口的锐边(外边缘和内圆边缘)抛光出圆角， 提高产品的密封性，密封刃口边缘有圆角后，阀芯的氟塑料端面压痕的边 缘可以平滑的过渡，从而使得压痕质量有明显的提高，有助于电阀气动阀 的密封性能的提高。

附图说明

图1a是本发明中阀体结构示意图；

图1b是图1a中圆圈所圈部位的放大示意图；

图2a是本发明中阀体安装在底座上的俯视图；

图2b是本发明中阀体安装在底座上的左视图；

图3是本发明中阀芯的结构示意图；

图4是本发明中阀芯氟塑料端面不同压痕的示意图；

图5是本发明中阀芯与阀座配合间隙的示意图；

图6a是本发明中阀座的密封刃口的结构示意图；

图6b是图6a中B处的放大示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图 及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体 实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的 本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可 以相互组合。

本发明的电磁气动阀包括阀体101、阀座102和阀芯103，可以先对阀 体101进行处理，然后对阀座102和阀芯103进行处理后再装入阀体101 的气路中。

参照图1a、图1b、图2a和图2b，电磁气动阀的阀体101的气路4的 两个端孔5的尺寸分别为和它们之间的同轴度较小，仅 为φ0.01mm。阀体101可以采用五轴数控加工，装夹固定方式参见图2， 先将阀体101放置在底座1上并在底座1上采用定位销2进行限位，定位 销2可以预先对阀体101的位置进行固定，使每次在底座1上安装阀体101时位置相同。然后再用螺栓3对阀体101进行压紧，使阀体101完全固定 在底座1上，保证阀体101在加工过程中紧固、不松动。紧固完毕后，利 用五轴加工中心在阀体101的同一次装夹中完成气路4的两个端孔5的铣 削加工，这样能够保证产品的同轴度，提高产品的密封能性能。通过试验， 阀体101上的气路4的两个端孔5的加工合格率为100％。并且阀体101装夹简单，生产效率高。

参照图3，阀芯103用于与电磁气动阀的阀座102配合打开或封闭气路 的一端为氟塑料6，该氟塑料6为模压件，图中的网格部分表示氟塑料6， 是保证产品密封性的关键部分，氟塑料6材料部分端面的粗糙度为Ra0.4。 氟塑料6与阀座102配合的端面的研磨在研磨平台上进行，该研磨平台的 磨料颗粒采用绿碳化硅，氟塑料6采用绿碳化硅这种研磨微粉进行研磨， 研磨平台用高精度的铸铁研磨平台；研磨平台用于研磨氟塑料的工作面经 过反复精修整，粗糙度不小于R0.2，保证研磨质量的稳定性。在研磨过程 中，对阀芯103的研磨压力为4N，研磨速度为1cm/s，研磨轨迹为8字形 路线，并且在拐弯处要求圆滑过渡。这种研磨方式能在氟塑料6的端面和 研磨平台之间形成良好的糊状薄膜，既能够有效的保证氟塑料6的端面不 被研磨平台划伤，又能保证研磨微粉对塑料端面进行微量磨削。同时高精度铸铁研磨平台又能保证研磨质量的稳定性，大大的提高了产品研磨质量。 通过试验，阀芯103的一次检验合格率高达90％，不合格的阀芯103经过 返修后也能满足粗糙度要求。

参照图4，电磁气动阀的气路密封是阀座102端面与阀芯103的氟塑料 6端面的软密封。阀芯103每次运动后，其氟塑料6端面都会被阀座102压 出一个压痕7，由于阀芯103与阀座102之间有配合间隙L，多次运动后有 可能产生的压痕7不重合，那么就会出现产品密封泄露的情况。如图4中 的黑色圆圈示出的两个不同的压痕7，它们之间具有错位间隙。如图5所示， 当阀芯103与阀座102之间的配合间隙L变小时，压痕71与压痕72之间 的错位间隙也会随之减小，那么不重合度就会减小。针对上述情况，为了 减小压痕7不重合对产品密封性产生的影响，现减小阀座102与阀芯103 之间的配合间隙L，原来的配合间隙为0.05mm-0.06mm，现将配合间隙L 改为0.03mm-0.04mm。将配合间隙L变小后，虽然会减小压痕7不重合的 程度，但是会出现阀芯103卡滞的风险。鉴于此，在加工阀座102和阀芯 103时，将阀座102内壁和阀芯103外壁(阀座102与阀芯103的配合是孔 与轴的间隙配合)粗糙度均不小于Ra0.4，这样在保证产品密封性的同时， 又能保证产品不出现卡滞的现象。

参照图6a、图6b，氟塑料6端面的压痕7会影响产品的密封性。现将 阀座102与该氟塑料接触的端面的外边缘和内孔边缘(由于阀座102上具 有通气孔，因此在通气孔处形成了内孔边缘，而此端面与外壁的结合处还 具有外边缘)分别抛光形成圆角8，使压痕7的边缘圆滑过渡；抛光工具采 用羊毛毡，抛光剂采用W10号白刚玉微粉与煤油的混合物，抛光过程中使 用的压力为4N，抛光时间为20s，转速为300r/min。抛光完毕并装配试验 后，用50倍放大镜观察塑料端面的压痕7，压痕7质量有明显的提高。阀 座102密封刃口边缘R0.03mm的圆角8有助于提高阀门产品的密封性。

本发明中从阀体101的加工工艺改进、阀座102的研磨工艺方法的改 进、阀座102与阀芯103配合间隙的选择、阀座102端面的内孔边缘和外 孔边缘形成密封刃口设置倒圆角8等四个方面阐述了提高电磁气动阀密封 性的原理以及操作方法。该方法提高了阀体101零件的同轴度，提高了阀 芯103端面氟塑料6的粗糙度，减小了氟塑料6端面压痕7的不重合度， 提高了压痕7质量，从而大大的改善了产品的密封性能。在生产实践中， 通过不断的试验证明了该工艺方法改进有效，具有较好的使用价值和推广 价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等 同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种提高电磁气动阀密封性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在五轴加工中心的底座上安装多个定位销，再将这些定位销插入该电磁气动阀的阀体对应位置处的销孔内，以对该阀体实现限位，继而采用螺栓将该阀体固定在该底座上，然后利用该五轴加工中心分别对该阀体气路上同轴的两个端孔进行铣削加工，以保证这两个端孔的同轴度达到设定要求；

2)该电磁气动阀的阀芯的一端设有氟塑料，以用于与电磁气动阀的阀座配合打开或封闭气路，将该氟塑料在研磨平台上进行研磨，该研磨平台上的磨料颗粒采用绿碳化硅，并且研磨平台用于研磨氟塑料的工作面的粗糙度不小于Ra0.2；

3)该电磁气动阀的阀座与该氟塑料接触的端面的外边缘和内孔边缘分别抛光形成圆角，其中，抛光工具为羊毛毡，抛光剂采用W10号白刚玉微粉与煤油的混合物。

2.根据权利要求1所述的一种提高电磁气动阀密封性能的方法，其特征在于，步骤1)中这两个端孔的同轴度为φ0.01mm。

3.根据权利要求1所述的一种提高电磁气动阀密封性能的方法，其特征在于，步骤2)中，该研磨平台为铸铁研磨平台。

4.根据权利要求1所述的一种提高电磁气动阀密封性能的方法，其特征在于，步骤2)的研磨过程中，研磨压力为4N，研磨速度为1cm/s，研磨轨迹为8字形路线，并且在拐弯处进行圆滑过渡。

5.根据权利要求1所述的一种提高电磁气动阀密封性能的方法，其特征在于，该电磁气动阀的阀芯的外壁与该阀座的内壁之间的配合间隙为0.03mm-0.04mm。

6.根据权利要求1所述的一种提高电磁气动阀密封性能的方法，其特征在于，该电磁气动阀的阀芯的外壁与该阀座的内壁的粗糙度均不小于Ra0.4。

7.根据权利要求1所述的一种提高电磁气动阀密封性能的方法，其特征在于，步骤3)中，抛光压力为4N，抛光时间为20s，羊毛毡的转速300r/min。