CN110524006B - 聚四氟乙烯薄壁伸缩型风囊的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚四氟乙烯薄壁伸缩型风囊的加工方法，具体包括以下步骤：首先，将聚四氟乙烯棒料粗车成风囊坯体；其次将粗车后的风囊坯体放入加热箱内加热去除加工应力；然后采用芯轴法兰盘支撑内孔精车风囊外环槽，再用开口套夹具扣合住外环槽精车风囊内环槽，最后形成有伸缩功能的风囊。本发明可以解决风囊在加工过程中存在的强度差、装夹变形、热变形、可伸缩部位壁厚不一致等问题，实现在车削过程中对风囊坯体的精确定位与支撑，从而完成对风囊的精准车削，达到提高风囊的加工精度、生产效率和产品合格率的目的。

Description

聚四氟乙烯薄壁伸缩型风囊的加工方法
技术领域
本发明涉及风囊泵生产技术领域，特别是一种风囊泵中使用的风囊的加工方法。
背景技术
风囊泵用来实现药液的循环过滤，均匀流畅，保证工艺槽药液的温度和浓度的均匀性。每个风囊泵中有两个风囊，它将泵腔分为气相工作腔和液相工作腔两部分，两个风囊在一根活塞导杆的带动下做往复运动，压缩空气进入泵的气相工作腔后，压缩风囊变形移动，通过换向阀控制压缩空气依次进入两个相向工作腔工作，利用液相腔的交替吸液排液，实现对液体的输送。其中，风囊作为风囊泵的主要部件，对风囊泵整体来说具有密封作用，决定着风囊泵的性能及使用寿命。
由于风囊泵作用的对象为具有腐蚀性或者有毒性的液体，因此对风囊材质具有特殊要求，现有风囊泵的风囊都采用聚四氟乙烯材料制作。但是由于聚四氟乙烯材质具有弹性，且摩擦系数很低，强度不高，加上风囊整体结构为可伸缩的风琴叶式结构，中间部分的内外环槽壁厚仅为0.7mm，因此在数控车削过程中存在装夹时风囊径向受夹持力作用容易发生变形的问题，在加工过程中，经常出现尺寸超差、零件报废等情况，很难保证加工后精确的压缩和伸长尺寸，造成生产成本一直居高不下。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种聚四氟乙烯薄壁伸缩型风囊的加工方法，解决风囊在车削过程中存在的强度差、装夹变形、热变形、可伸缩部位壁厚不一致等加工技术问题，达到提高零件的加工精度、生产效率和产品合格率的目的。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
聚四氟乙烯薄壁伸缩型风囊的加工方法，具体包括以下步骤：
A.选用
Figure GDA0002517739340000021
高纯改性聚四氟乙烯棒料；
B.按风囊外形尺寸，将棒料粗车成风囊坯体；
C.将粗车后的风囊坯体放入加热箱内加热160～180℃并保温2～4h，然后随炉冷却；
D.精车风囊坯体左端的连接环套，并在连接环套左端面上成环形均匀钻攻八个工艺螺孔，再精车风囊内孔及中心螺孔；在连接环套的右端面上均匀开设有内外两道密封环槽，两密封环槽间的连接环套上匀布若干定位缺口；
E.车削芯轴法兰盘，使芯轴法兰盘的外圆与风囊内孔间隙配合，先将步骤D精车后的风囊坯体旋入芯轴法兰盘，使其中心螺孔与芯轴法兰盘右端的螺纹柱连接，再采用内六角螺钉将芯轴法兰盘与风囊坯体工艺螺孔紧固，车床卡盘夹持芯轴法兰盘左端圆柱体，使其径向夹紧力转换为轴向拉紧力，在风囊坯体外圆周面上车削外环槽；而后拆掉内六角螺钉再旋拧出芯轴法兰盘；
F.车削开口套夹具，车削成型后，将开口套夹具采用线切割沿中心切断；然后将两块开口套夹具配装在车削有外环槽的风囊坯体表面，车床卡盘夹持开口套夹具外圆周侧；最后，在风囊内孔的圆周面上车削出内环槽，形成风囊。
上述聚四氟乙烯薄壁伸缩型风囊的加工方法，步骤E中所述的芯轴法兰盘包括一体结构且同轴设置的右端支撑圆柱体、定位盘以及左端圆柱体，右端支撑圆柱体的外圆与风囊内孔间隙配合，右端支撑圆柱体的右侧端面中心设置有螺纹配装风囊中心螺孔的螺纹柱；所述定位盘上开设有与风囊坯体工艺螺孔通过螺钉相配装的螺钉孔。
上述聚四氟乙烯薄壁伸缩型风囊的加工方法，所述开口套夹具为内设有台阶孔的柱体结构，直径较大的通孔端与风囊主体外圆周面相配装，直径较小的通孔内圆周面上开设有配装风囊外环槽凸起的凹槽，开口套夹具右侧端面上设置有与风囊右端连接环套上的定位缺口相配合、以实现开口套夹具与风囊坯体相定位的定位块。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明通过设置车削专用工装，并配合对风囊坯体的改进，可以实现在车削过程中对风囊坯体的精确定位与支撑，两套车削专用工装配合使用，并采用粗精加工阶段分开、中间穿插热处理去除粗加工应力的加工工艺，减少了精加工工作量和加强冷却等方法造成的加工变形问题，从而完成对风囊的精准车削，不仅大大提高了车削效率，而且还提高了产品合格率，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明所述风囊的结构示意图；
图2为本发明粗车后的风囊坯体结构示意图；
图3为图2经过精加工定位内孔的结构示意图；
图4为本发明所述芯轴法兰盘的结构示意图；
图5为芯轴法兰盘装夹精加工后工件的示意图；
图6为本发明所述开口套夹具的结构示意图；
图7为开口套夹具装夹工件的示意图。
其中：1.风囊坯体，2.工艺螺孔，3.风囊内孔，4.风囊主体，5.连接环套，6.外环槽，7.内环槽，8.芯轴法兰盘，81.右端支撑圆柱体，82.定位盘，83.左端圆柱体，84.螺纹柱，85.螺钉孔，9.开口套夹具，91.柱体，92.台阶孔，93.凹槽，94.定位块，10.中心螺孔。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
一种聚四氟乙烯薄壁伸缩型风囊的加工方法，采用高纯改性聚四氟乙烯棒料配合车削专用工装制造而成，车削专用工装包括芯轴法兰盘8和开口套夹具9。本实施例中制作的风囊结构如图1所示，包括风囊主体4、连接环套5以及位于两者之间的伸缩褶皱型囊体，伸缩褶皱型囊体的壁上有交替的内环槽6和外环槽7，风囊的封闭端内侧端面上设置有中心螺孔10。
本实施例中，风囊连接环套处的最大直径为88mm，风囊的长度为48mm，风囊内孔的直径为48mm，伸缩褶皱型囊体壁厚0.7mm，外环槽深度12.8mm，外环槽宽度2mm，内环槽宽度2.6mm，风囊主体的外径为77mm，中心螺孔为M8深8mm螺孔。
本发明所述风囊的加工方法，具体包括以下步骤。
A.毛坯备料。选用
Figure GDA0002517739340000042
高纯改性聚四氟乙烯棒料，该材料具有优异的耐化学腐蚀性、耐老化性能，耐折性和抗疲劳性以及优良的加工性等综合应用性能，能够满足风囊使用要求和寿命。
B.粗车坯体。按风囊外形尺寸，将棒料粗车成如图2所示的风囊坯体。粗车过程中的切削参数及选用刀具如表1所示，各加工面留精车余量1mm。
表1
Figure GDA0002517739340000041
C.热处理去除应力。将粗车后的风囊坯体放入加热箱内加热，升温速度为20-50℃/小时，加热至180℃后保温4h；然后随炉冷却至室温，去除粗车加工应力。
D.精车风囊坯体，主要包括连接环套和风囊内孔。精车风囊坯体右端的连接环套，并在连接环套左端面上成环形均匀钻攻八个工艺螺孔2，工艺螺孔的直径为M5*5mm；再精车如图3所示的风囊内孔；在连接环套的右端面上均匀开设有内外两道密封环槽，两密封环槽间的连接环套上匀布若干定位缺口。精车过程中的切削参数及选用刀具如表2所示。
表2
Figure GDA0002517739340000051
E.车削外环槽。本发明在车削外环槽的过程中，采用芯轴法兰盘与精车外环槽配合的工艺方法，用芯轴法兰盘支撑内孔，加强风囊强度性，完成风囊外环槽车削。因此本步骤进行前需要首先制作芯轴法兰盘，芯轴法兰盘采用φ90×100mm铝合金棒车削而成。
芯轴法兰盘的结构如图4所示，包括一体结构且同轴设置的右端支撑圆柱体81、定位盘82以及左端圆柱体83，保证右端圆柱体81与左端圆柱体83的同轴度0.01mm，芯轴法兰盘的右端面与右端圆柱体81的垂直度0.01mm，右端支撑圆柱体的外圆与风囊内孔3间隙配合，间隙度为0.01mm。右端支撑圆柱体的右侧端面中心设置有螺纹配装风囊中心螺孔10的螺纹柱84；定位盘上开设有与风囊坯体工艺螺孔通过螺钉相配装的螺钉孔85。
将步骤D芯轴法兰盘旋入精车后的风囊坯体1中，保证间隙配合0.01mm，将风囊坯体的中心螺孔与芯轴法兰盘右端的螺纹柱拧紧；再采用内六角螺钉将芯轴法兰盘的螺钉孔与风囊坯体工艺螺孔紧固，将芯轴法兰盘与风囊坯体紧固在一起。
用车床卡盘夹持芯轴法兰盘左端圆柱体，使其径向夹紧力转换为轴向拉紧，在风囊坯体外圆周面上车削外环槽，如图5所示。
车削完成后拆掉内六角螺钉，再旋拧出芯轴法兰盘。
F.车削内环槽。本发明在车削内环槽的过程中，采用开口套夹具与精车内环槽配合的工艺方法，用开口套夹具扣合外环槽，提高内环槽加工准确性和可加工性，形成有伸缩功能的风囊。因此，本步骤在进行前，需要首先制作开口套夹具，开口套夹具采用φ120×60mm铝合金棒料制作而成。
开口套夹具的结构图6所示，整体为内设有台阶孔92的柱体91结构，直径较大的通孔端与风囊主体4外圆周面相配装，直径较小的通孔内圆周面上开设有配装风囊外环槽6凸起的凹槽93，柱体91、台阶孔92以及凹槽93的同轴度为0.03mm。
开口套夹具右侧端面上设置有与风囊右端连接环套5上的定位缺口相配合的定位块94，用于实现开口套夹具与风囊坯体间的定位，防止车削过程中开口套夹具与风囊坯体间发生相对位移。车削成型后，将开口套夹具采用线切割沿中心切断，形成相互扣合的两半。
其次，将两块开口套夹具配装在车削有外环槽的风囊坯体表面，并扣合在一起，使定位块与连接环套上的定位缺口配合实现定位；采用车床卡盘夹持开口套夹具外圆周侧，如图7所示；然后，在风囊内孔的圆周面上车削出内环槽，形成壁厚0.7mm有伸缩功能的风囊。
最后，取下开口套夹具即可。
在进行内环槽、外环槽、内孔以及外圆的加工过程中，各个刀具的倾角数据如表3所示。
Figure GDA0002517739340000061

Claims (1)

1.聚四氟乙烯薄壁伸缩型风囊的加工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
A.备料，选用
Figure FDA0002517739330000011
高纯改性聚四氟乙烯棒料；
B.粗车，按风囊外形尺寸，将棒料粗车成风囊坯体；所述风囊包括风囊主体(4)、连接环套(5)以及位于两者之间的伸缩褶皱型囊体，伸缩褶皱型囊体的壁上有交替的内环槽(6)和外环槽(7)，风囊的封闭端内侧端面上设置有中心螺孔(10)；
C.热处理，将粗车后的风囊坯体放入加热箱内加热160～180℃并保温2～4h，然后随炉冷却；
D.精车，精车风囊坯体左端的连接环套，并在连接环套左端面上成环形均匀钻攻八个工艺螺孔(2)；再精车风囊内孔(3)及中心螺孔(10)；在连接环套的右端面上均匀开设有内外两道密封环槽，两密封环槽间的连接环套上匀布若干定位缺口；
E.精车外环槽，车削芯轴法兰盘，使芯轴法兰盘的外圆与风囊内孔间隙配合，先将步骤D精车后的风囊坯体旋入芯轴法兰盘，使其中心螺孔与芯轴法兰盘右端的螺纹柱连接，再采用内六角螺钉将芯轴法兰盘与风囊坯体工艺螺孔紧固，车床卡盘夹持芯轴法兰盘左端圆柱体，使其径向夹紧力转换为轴向拉紧力，在风囊坯体外圆周面上车削外环槽(6)；而后拆掉内六角螺钉再旋拧出芯轴法兰盘；
所述的芯轴法兰盘包括一体结构且同轴设置的右端支撑圆柱体(81)、定位盘(82)以及左端圆柱体(83)，右端支撑圆柱体(81)与风囊内孔(3)间隙配合，右端支撑圆柱体的右侧端面中心设置有螺纹配装风囊中心螺孔(10)的螺纹柱(84)；所述定位盘上开设有与风囊坯体工艺螺孔通过螺钉相配装的螺钉孔(85)；
F.车削内环槽，车削开口套夹具，车削成型后，将开口套夹具采用线切割沿中心切断；然后将两块开口套夹具配装在车削有外环槽的风囊坯体表面并定位，车床卡盘夹持开口套夹具外圆周侧；最后，在风囊内孔的圆周面上车削出内环槽，形成风囊；
所述的开口套夹具为内设有台阶孔(92)的柱体(91)结构，直径较大的通孔与风囊主体(4)外圆周面相配装，直径较小的通孔内圆周面上开设有配装风囊外环槽(6)凸起的凹槽(93)，开口套夹具右侧端面上设置有与风囊右端连接环套(5)上的定位缺口相配合、以实现开口套夹具与风囊坯体相定位的定位块(94)。
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