CN112238555A - 一种用于气阀芯的加工工装及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于气阀芯的加工工装及加工方法，涉及气阀芯技术领域。所述加工工装包括底座、定位组件和压杆，底座上具有用于容置金属基体的沉孔，定位组件包括压紧盖和导向套，压紧盖与底座可拆卸地连接在一起，导向套插装在压紧盖中，且导向套贯穿压紧盖，导向套的内孔与沉孔连通，且内孔与沉孔同轴布置，压杆可活动地同轴插装在内孔中，且压杆背离沉孔的一端伸出导向套。本发明提供的用于气阀芯的加工工装，通过挤压能够实现塑料和金属基体的良好贴合，无需在高温条件下进行加工，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于气阀芯技术领域，更具体地，涉及一种用于气阀芯的加工工装及加工方法。
背景技术
在阀门制造领域，气阀芯是气阀中的关键零件，其质量的好坏决定了气阀产品的密封性能和寿命。
气阀芯包括金属基体和塑料，塑料填充在金属基体的槽体中，且塑料和金属基体贴合在一起。相关技术中，气阀芯的加工方法主要为热压工艺，热压工艺主要依次包括零件清洗、吹沙、烧结过渡层和热压等，从而将液态的塑料浇注在金属基体中，使得塑料和金属基体紧密贴合，从而制备出气阀芯。
然而，上述热压工艺需要在高温下进行，其对生产设备、环境和生产过程控制要求较高，从而导致生产成本较高。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于气阀芯的加工工装及加工方法，其目的在于降低气阀芯的生产成本，由此解决气阀芯的生产成本较高的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于气阀芯的加工工装，所述加工工装包括底座、定位组件和压杆；
所述底座上具有用于容置金属基体的沉孔；
所述定位组件包括压紧盖和导向套，所述压紧盖与所述底座可拆卸地连接在一起，所述导向套插装在所述压紧盖中，且所述导向套贯穿所述压紧盖，所述导向套的内孔与所述沉孔连通，且所述内孔与所述沉孔同轴布置，所述压杆可活动地同轴插装在所述内孔中，且所述压杆背离所述沉孔的一端伸出所述导向套。
可选地，所述底座和所述压紧盖均为圆盘形结构件，所述压紧盖朝向所述底座的端面具有同轴布置的定位环，所述定位环可拆卸地同轴套设在所述底座上。
可选地，所述底座和所述压紧盖之间通过多个螺栓连接在一起，且多个所述螺栓均位于所述定位环中。
可选地，所述内孔包括同轴布置的第一孔段、过渡段和第二孔段，所述第一孔段的直径大于所述第二孔段的直径，所述第二孔段与所述沉孔连通，所述过渡段位于所述第一孔段和所述第二孔段之间，且所述过渡段由所述第一孔段至所述第二孔段的方向的直径逐渐减小。
可选地，对于任意所述内孔的轴向截面中，所述过渡段的内壁与所述内孔的轴线之间的夹角为10-15°。
可选地，所述压杆包括第一杆段和第二杆段，所述第一杆段可活动地同轴插装在所述第一孔段中，所述第二杆段可活动地同轴插装在所述第二孔段中，且所述第一杆段的直径大于所述第二杆段的直径。
为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种用于气阀芯的加工方法，所述加工方法基于一个方面所述的加工工装，所述加工方法包括：
将所述金属基体和塑料置于烘箱内预热；
将所述金属基体同轴置于所述沉孔中；
将所述底座和所述压紧盖连接在一起；
向所述内孔中填充所述塑料；
对所述压杆施加压力，以使得所述塑料填充在所述金属基体的槽体中，从而得到气阀芯。
可选地，所述将所述金属基体和塑料置于烘箱内预热包括：
预热温度为80-100℃，预热时间为0.5-1h。
可选地，所述对所述压杆施加压力包括：
对所述压杆先后施加逐渐递增的压力。
可选地，在所述对所述压杆施加压力，以使得所述塑料填充在所述金属基体的槽体中，从而得到气阀芯之后，所述加工方法还包括：
对得到的所述气阀芯进行质量检测。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
对于本实施例提供的一种用于气阀芯的加工工装，压紧盖与底座可拆卸地连接在一起，导向套插装在压紧盖中，从而通过压紧盖实现导向套的安装和固定。另外，导向套贯穿压紧盖，导向套的内孔与沉孔连通，且内孔与沉孔同轴布置，压杆可活动地同轴插装在内孔中，且压杆背离沉孔的一端伸出导向套。其中，导向套对压杆的移动起到导向的作用，挤压杆在受力的作用下能够均匀挤压置于内孔中的塑料(一定预热温度条件下)，并将塑料挤压至金属基体的槽体中，使得塑料和金属基体紧密贴合。
也就是说，本发明提供的一种用于气阀芯的加工工装，通过压杆挤压塑料能够实现塑料和金属基体的良好贴合，无需在高温条件下进行加工，降低了生产成本，避免了使用液态塑料的热压工艺。
附图说明
图1是本实施例提供的气阀芯的剖视图；
图2是本实施例提供的一种用于气阀芯的加工工装的剖视图；
图3是本实施例提供的导向套的剖视图；
图4是本实施例提供的压杆的剖视图；
图5是本实施例提供的一种用于气阀芯的加工工装的加工方法的流程图。
图中各符号表示含义如下：
1、底座；11、沉孔；2、定位组件；21、压紧盖；211、定位环；22、导向套；221、内孔；2211、第一孔段；2212、过渡段；2213、第二孔段；3、压杆；31、第一杆段；32、第二杆段；4、螺栓；
100、气阀芯；110、金属基体；120、塑料；130、槽体。
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。
图1是本实施例提供的气阀芯的剖视图，如图1所示，气阀芯100包括金属基体110和塑料120，金属基体110的上端具有槽体130，槽体130的顶部为锥形。塑料120填充在槽体130中，且和槽体130的内壁良好贴合，通过将塑料120的上端面与气阀的阀座贴合，从而实现气阀的密封。
图2是本实施例提供的一种用于气阀芯的加工工装的剖视图，如图2所示，加工工装包括底座1、定位组件2和压杆3。
底座1上具有用于容置金属基体110的沉孔11。
定位组件2包括压紧盖21和导向套22，压紧盖21与底座1可拆卸地连接在一起，导向套22插装在压紧盖21中，且导向套22贯穿压紧盖21，导向套22的内孔221与沉孔11连通，且内孔221与沉孔11同轴布置，压杆3可活动地同轴插装在内孔221中，且压杆3背离沉孔11的一端伸出导向套22。
对于本实施例提供的一种用于气阀芯的加工工装，压紧盖21与底座1可拆卸地连接在一起，导向套22插装在压紧盖21中，从而通过压紧盖21实现导向套22的安装和固定。另外，导向套22贯穿压紧盖21，导向套22的内孔221与沉孔11连通，且内孔221与沉孔11同轴布置，压杆3可活动地同轴插装在内孔221中，且压杆3背离沉孔11的一端伸出导向套22。其中，导向套22对压杆3的移动起到导向的作用，挤压杆3在受力的作用下能够均匀挤压置于内孔221中的塑料120(一定预热温度条件下)，并将塑料120挤压至金属基体110的槽体130中，使得塑料120和金属基体110紧密贴合。
也就是说，本发明提供的一种用于气阀芯的加工工装，通过压杆3挤压塑料能够实现塑料120和金属基体110的良好贴合，无需在高温条件下进行加工，降低了生产成本，避免了使用液态塑料120的热压工艺。
需要说明的是，本实施例中的塑料120可以为聚四氟乙烯结构。另外，压杆3可以通过压力机实现驱动，从而节省人力。
容易理解的是，在塑料120挤压前，金属基体110提前插装在沉孔11中，且金属基体110与沉孔11的同轴度误差小于0.05mm，内孔221与金属基体110的槽体130的同轴度误差小于0.05mm，从而保证塑料120均匀填充在金属基体110的槽体130中。
示例性地，导向套22和压杆3的材料可以为2Cr13淬火材料，在挤压过程中不易磨损。
在本实施例中，导向套22和压紧盖21点焊连接在一起，由于压杆3在导向套22中的插装易造成导向套22的磨损，通过点焊便于将导向套22从压紧盖21中取下，从而便于更换磨损的导向套22。
继续参见图2，底座1和压紧盖21均为圆盘形结构件，压紧盖21朝向底座1的端面具有同轴布置的定位环211，定位环211可拆卸地同轴套设在底座1上。
在上述实施方式中，定位环211对压紧盖21在底座1上的装配起到定位的作用，从而提高装配效率。
可选地，底座1和压紧盖21之间通过多个螺栓4连接在一起，且多个螺栓4均位于定位环211中。
在上述实施方式中，通过多个螺栓4能够增大底座1和压紧盖21的连接强度，避免在挤压的过程中塑料120膨胀将压紧盖21顶开。
示例性地，螺栓4数量可以为4个，各螺栓4的直径为5mm。
图3是本实施例提供的导向套的剖视图，如图3所示，内孔221包括同轴布置的第一孔段2211、过渡段2212和第二孔段2213，第一孔段2211的直径大于第二孔段2213的直径，第二孔段2213与沉孔11连通，过渡段2212位于第一孔段2211和第二孔段2213之间，且过渡段2212由第一孔段2211至第二孔段2213的方向的直径逐渐减小。
在上述实施方式中，过渡段2212由第一孔段2211至第二孔段2213的方向的直径逐渐减小，能够使得塑料120在挤压过程中逐步汇聚，从而使得塑料120均匀受力，避免内孔221边缘处的塑料120受力不均。
示例性地，第一孔段2211的直径D1可以为7mm，第二孔段2213的直径D2可以为6.3mm，与第二孔段2213连接处的槽体130的直径D3可以为6.5mm(见图1)。
需要说明的是，与第二孔段2213连接处的槽体130的直径D3与第二孔段2213的直径D2的差值不超过0.3mm，且两者的同轴度误差不超过0.2mm，这样能够保证塑料120挤压过程中各截面均匀受力。
可选地，对于任意内孔221的轴向截面中，过渡段2212的内壁与内孔221的轴线之间的夹角α为10-15°。
在上述实施方式中，过渡段2212的内壁与内孔221的轴线之间的夹角α为10-15°，能够在保证塑料120挤压汇聚的同时，还能保证塑料120的挤压速率。
图4是本实施例提供的压杆的剖视图，如图4所示，压杆3包括第一杆段31和第二杆段32，第一杆段31可活动地同轴插装在第一孔段2211中，第二杆段32可活动地同轴插装在第二孔段2213中，且第一杆段31的直径大于第二杆段32的直径。
在上述实施方式中，第一杆段31和第二杆段32便于在第一孔段2211、第二孔段2213中插装。
示例性地，第一杆段31的直径D4可以为7mm，第二杆端的直径D5可以为6.2mm。第二杆端的直径D5与与第二孔段2213连接处的槽体130的直径D3的差值不超过0.4mm，可以保证挤压时塑料120不会从压杆3和导向套22之间溢出。
图5是本实施例提供的一种用于气阀芯的加工工装的加工方法的流程图，如图5所示，采用上述的加工工装，该加工方法包括：
S501、将金属基体110和塑料120置于烘箱内预热。
可选地，预热条件为：预热温度为80-100℃，预热时间为0.5-1h。
在上述实施方式中，预热温度为80-100℃，预热时间为0.5-1h，能够增加塑料120的流动性，便于塑料120在金属基体110中的填充。
S502、将金属基体110同轴置于沉孔11中。
S503、将底座1和压紧盖21连接在一起。
S504、向内孔221中填充塑料120。
S505、对压杆3施加压力，以使得塑料120填充在金属基体110的槽体130中，从而得到气阀芯100。
可选地，对压杆3施加压力包括：
对压杆3先后施加逐渐递增的压力。
在上述实施方式中，增压挤压塑料120能够增强塑料120和金属基体110的贴合效果。
容易理解的是，压力过大会导致塑料120组织破坏，失去原有的塑性变形能力。压力太小会使塑料120与金属基体110结合不紧。另外，当增压速度过快时会造成塑料120永久性失去弹性变形能力，失去密封效果。通过不断的设计计算与试验，挤压过程中采用如表1所述的挤压工艺参数时效果最佳：
表1对压杆3施压的工艺参数
S506、对得到的气阀芯100进行质量检测。
步骤S506包括：
(1)塑料120与金属面结合的检测试验
将步骤S505得到的气阀芯剖切3件，用30倍放大镜观测塑料120的面与金属基体110的金属面之间是否结合紧密，如果存在5％的结合面不紧则认为挤压工艺不合格。
(2)进行拉脱力试验
用拉力机将塑料120拉出，测定拉出力的大小。按设计计算，在工况最恶劣的情况气压产生的推力为150N，因此拉托力应该在180N以上比较安全。
(3)高低温试验
气阀产品的工作环境为-40°至60℃之间，因此气阀芯100挤压完毕后，应进行低温-40°至高温60℃的密封性能试验，保证不泄露。
也就是说，通过检测气阀芯100的质量，能够保证最终得到的气阀芯100满足质量要求，保证加工出来的气阀芯100质量可靠。
本发明提供的一种用于气阀芯的加工工装及加工方法具有如下优点：
(1)本发明通过保证底座1、压紧盖21、导向套22、压杆3之间的配合间隙，保证了压杆3与气阀芯100的同轴度；通过将导向套22与压紧盖21之间采用分体设计，点焊固定的方式，使导向套22出现磨损时更换导向套22即可，压紧盖21可继续使用。该加工工装的改进使气阀芯100生产过程效率高、成本低、质量好。
(2)本发明提供的加工方法，确定了预热温度、压紧力大小以及增压速率等参数。该方法保证塑胶挤压过程受控、质量稳定，可操作性强。
(3)本发明提供的加工方法还介绍了气阀芯100的质量检测方案，从检测塑料120与金属面结合是否紧密、拉脱力试验、高低温试验等三个方面对产品质量进行了检测，该方法科学、合理、可靠。
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 (10)
1.一种用于气阀芯的加工工装，其特征在于，所述加工工装包括底座(1)、定位组件(2)和压杆(3)；
所述底座(1)上具有用于容置金属基体(110)的沉孔(11)；
所述定位组件(2)包括压紧盖(21)和导向套(22)，所述压紧盖(21)与所述底座(1)可拆卸地连接在一起，所述导向套(22)插装在所述压紧盖(21)中，且所述导向套(22)贯穿所述压紧盖(21)，所述导向套(22)的内孔(221)与所述沉孔(11)连通，且所述内孔(221)与所述沉孔(11)同轴布置，所述压杆(3)可活动地同轴插装在所述内孔(221)中，且所述压杆(3)背离所述沉孔(11)的一端伸出所述导向套(22)。
2.根据权利要求1所述的一种用于气阀芯的加工工装，其特征在于，所述底座(1)和所述压紧盖(21)均为圆盘形结构件，所述压紧盖(21)朝向所述底座(1)的端面具有同轴布置的定位环(211)，所述定位环(211)可拆卸地同轴套设在所述底座(1)上。
3.根据权利要求2所述的一种用于气阀芯的加工工装，其特征在于，所述底座(1)和所述压紧盖(21)之间通过多个螺栓(4)连接在一起，且多个所述螺栓(4)均位于所述定位环(211)中。
4.根据权利要求1所述的一种用于气阀芯的加工工装，其特征在于，所述内孔(221)包括同轴布置的第一孔段(2211)、过渡段(2212)和第二孔段(2213)，所述第一孔段(2211)的直径大于所述第二孔段(2213)的直径，所述第二孔段(2213)与所述沉孔(11)连通，所述过渡段(2212)位于所述第一孔段(2211)和所述第二孔段(2213)之间，且所述过渡段(2212)由所述第一孔段(2211)至所述第二孔段(2213)的方向的直径逐渐减小。
5.根据权利要求4所述的一种用于气阀芯的加工工装，其特征在于，对于任意所述内孔(221)的轴向截面中，所述过渡段(2212)的内壁与所述内孔(221)的轴线之间的夹角为10-15°。
6.根据权利要求4所述的一种用于气阀芯的加工工装，其特征在于，所述压杆(3)包括第一杆段(31)和第二杆段(32)，所述第一杆段(31)可活动地同轴插装在所述第一孔段(2211)中，所述第二杆段(32)可活动地同轴插装在所述第二孔段(2213)中，且所述第一杆段(31)的直径大于所述第二杆段(32)的直径。
7.根据权利要求1所述的一种用于气阀芯的加工方法，其特征在于，所述加工方法基于权利要求1-6任意一项所述的加工工装，所述加工方法包括：
将所述金属基体(110)和塑料(120)置于烘箱内预热；
将所述金属基体(110)同轴置于所述沉孔(11)中；
将所述底座(1)和所述压紧盖(21)连接在一起；
向所述内孔(221)中填充所述塑料(120)；
对所述压杆(3)施加压力，以使得所述塑料(120)填充在所述金属基体(110)的槽体中，从而得到气阀芯(100)。
8.根据权利要求7所述的一种用于气阀芯的加工方法，其特征在于，所述将所述金属基体(110)和塑料(120)置于烘箱内预热包括：
预热温度为80-100℃，预热时间为0.5-1h。
9.根据权利要求7所述的一种用于气阀芯的加工方法，其特征在于，所述对所述压杆(3)施加压力包括：
对所述压杆(3)先后施加逐渐递增的压力。
10.根据权利要求7所述的一种用于气阀芯的加工方法，其特征在于，在所述对所述压杆(3)施加压力，以使得所述塑料(120)填充在所述金属基体(110)的槽体中，从而得到气阀芯(100)之后，所述加工方法还包括：
对得到的所述气阀芯(100)进行质量检测。
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