CN114102060B - 一种气门毛坯焊接前的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气门毛坯焊接前的加工方法。其步骤为：将气门毛坯装夹在钻床上，用钻头在阀杆端面打出中心孔；将气门毛坯装夹在车床上，车削出盘外圆和盘端面，去除颈部的氧化层；将盘外圆装夹在车床上，使阀杆端面的中心孔顶在车床尾座上，车削阀杆，去除阀杆的氧化层；将阀杆装夹在车床上，用车刀对盘端面和盘外圆精加工，用车床尾座安装中心钻在盘端面加工出堆焊定位所需的中心孔；将盘外圆装夹在车床上，使阀杆端部的中心孔顶在车床尾座上，定位，车削出待堆焊的焊道和去除颈部的氧化层；推开车床尾座，用中心架夹住阀杆，车削加工阀杆的端部，使气门毛坯总长一致，并加工出堆焊定位所需的倒角。本发明提高了气门毛坯焊接前的加工精度。

Description

一种气门毛坯焊接前的加工方法

技术领域

本发明涉及气门加工技术领域，具体涉及一种气门毛坯焊接前的加工方法。

背景技术

气门是柴油机心脏的关键运动件之一，又是它的基础零件和易损零件。作为“心脏”运动件，它是决定柴油机性能与可靠性的关键运动件。作为基础件，它对柴油机的维修周期和使用寿命起着十分重要的作用。如果气门在使用周期内失效，将直接造成柴油机上的气缸、活塞、增压器等零部件变形甚至损坏等严重后果，这将给用户造成巨大的经济损失。

其中，气门在堆焊过程中，堆焊的合金层圆度和均匀性至关重要。在使用带PLC控制的堆焊设备进行堆焊过程中需要进行固定定位，通常采用以下三种方式进行固定定位：1）两顶，具体为通过顶盘端面中心孔和顶杆端面倒角进行固定定位；2）一夹一顶，具体为通过夹盘外圆和顶杆端面倒角进行固定定位；3）一夹，具体为通过夹气门杆进行固定定位。无论采用哪种方式，在整个堆焊过程中都是焊枪固定，气门工件沿气门中轴线进行旋转，使堆焊合金均匀的堆焊到气门焊道中去，而气门毛坯焊接前的加工精度又直接影响着堆焊的合金层圆度和均匀性。因此气门毛坯焊接前的加工制造精度对焊接质量有着直接影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气门毛坯焊接前的加工方法，以提高气门毛坯焊接前的加工精度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种气门毛坯焊接前的加工方法，包括以下步骤：

1）将气门毛坯装夹在钻床上，采用钻床的正爪装夹气门毛坯的阀杆端部，使阀杆端面与正爪齐平，使用钻头在气门毛坯的阀杆端面的中心处沿轴向打出中心孔；

2）将打完中心孔的气门毛坯的阀杆装夹在车床的三爪卡盘上，使卡爪与靠近阀杆一端的气门颈部边缘相接触，使用车刀车削加工出盘外圆和盘端面，并去除盘外圆表面和盘端面的电镦锻氧化层，结束后取下气门毛坯；

3）将气门毛坯的盘外圆装夹在车床的三爪卡盘上，使阀杆端面的中心孔顶在车床尾座上，使用车刀车削阀杆，去除阀杆表面的电镦锻氧化层，结束后取下气门毛坯；

4）将气门毛坯的阀杆装夹在车床的三爪卡盘上，以阀杆为基准，使用车刀对盘端面和盘外圆进行精加工，然后采用车床尾座安装中心钻在盘端面加工出堆焊定位所需的中心孔，结束后取下气门毛坯；

5）将气门毛坯的盘外圆装夹在车床的三爪卡盘上，使阀杆端部的中心孔顶在车床尾座上，采用与堆焊定位模式一致的模式进行定位，使用车刀车削加工出待堆焊的焊道和去除气门颈部表面的电镦锻氧化层；

6）推开车床尾座，采用中心架夹住气门毛坯的阀杆，车削加工阀杆的端部，使气门毛坯总长车成一致，以及车削加工出堆焊定位所需的倒角，加工结束。

优选的，所述钻床为带有三爪卡盘工装的摇臂钻床，所述钻头为麻花钻头或中心钻头；

所述车床为数控车床或普通车床。

优选的，所述步骤1）中，打出的中心孔的锥度为60°，深度为2~2.5mm。

优选的，所述步骤2）中，气门颈部表面的电镦锻氧化层去除的厚度≥0.5mm。

优选的，所述步骤3）中，气门毛坯的盘外圆装夹在车床的三爪卡盘的反爪上。

优选的，所述步骤3）中，除阀杆表面的电镦锻氧化层去除的厚度≥0.5mm，去除电镦锻氧化层后的阀杆表面的表面粗糙度Ra≥6.3μm。

优选的，所述步骤4）中，精加工后，盘外圆对阀杆的跳动≤0.1mm。

优选的，所述步骤5）中，堆焊定位模式为一夹持一顶的定位模式。

优选的，所述步骤6）中，采用中心架夹住气门的阀杆时，中心架的三个触头需接触阀杆，使气门毛坯的总长公差≤±2mm。

优选的，加工结束后，气门毛坯以盘端面的中心孔和阀杆端面中心为基准，气门毛坯的焊道粗糙度Ra≤0.8μm，盘端面中心孔与倒角的同轴度≤0.05，盘外圆对阀杆的跳动≤0.1mm，焊道圆度≤0.05。

本发明的有益效果：

1）本发明的加工方法用于加工焊接前的气门毛坯，操作简单、实用性强、设备需求种类少和不需要工装夹具，从而避免了设备种类多或使用工装夹具时产生的操作误差，且本发明的加工方法只需使用普通车床与摇臂钻床就能实现，具有设备投资成本低的优点。

2）经过去加工后的气门毛坯进行分析和检测可知，加工后的气门毛坯精度高，气门毛坯以盘端面中心孔和阀杆端面中心为基准，气门毛坯的焊道粗糙度Ra≤0.8μm，盘端面中心孔与倒角的同轴度≤0.05，盘外圆对阀杆的跳动≤0.1mm，焊道圆度≤0.05，因此，可实现尺寸多规格气门毛坯焊接前的加工，具体可加工的尺寸规格为，气门毛坯的阀杆直径为10~60mm，气门毛坯的总长为150~750mm，气门毛坯盘外圆的直径为40~200mm。

3）本发明的加工方法加工焊接前的气门毛坯，对设备适应能力强、不挑设备，对于车床，无论是数控车床还是普通车床均可以，钻床使用普通摇臂钻床即可，在气门加工技术领域，具有推广应用价值。

附图说明

图1为气门毛坯加工前的结构示意图；

图2为气门毛坯装夹在摇臂钻床上加工的结构示意图；

图3为气门毛坯装夹在车床上加工盘外圆和盘端面的结构示意图；

图4为气门毛坯装夹在车床上车削阀杆的结构示意图；

图5为气门毛坯装夹在车床上车刀对盘端面和盘外圆进行精加工的结构示意图；

图6为气门毛坯装夹在车床上车削加工焊道的结构示意图；

图7为气门毛坯装夹在车床上车削加工阀杆的端部的结构示意图。

其中，1-气门毛坯，101-盘端面，102-阀杆，103-盘外圆，104-倒角；2-摇臂钻床，201-正爪；3-车床，301-三爪卡盘，302-车床尾座，303-中心架。

具体实施方式

以下将参照附图和优选实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，为气门毛坯1加工前的电镦锻毛坯的示意图，其中，盘外圆101对阀杆102的跳动大于0.1mm小于等于0.3mm。

如图2至图7所示，一种气门毛坯焊接前的加工方法，包括以下步骤：

1）将气门毛坯1装夹在带有三爪卡盘工装的摇臂钻床2上，采用摇臂钻床2的正爪201装夹气门毛坯的阀杆102端部，使阀杆102端面与正爪201齐平，使用麻花钻头或中心钻头在气门毛坯1的阀杆102端面的中心处沿轴向打出中心孔，中心孔的锥度为60°，深度为2~2.5mm；

2）将打完中心孔的气门毛坯1的阀杆102装夹在车床3的三爪卡盘301上，使卡爪与靠近阀杆102一端的气门颈部边缘相接触，使用车床3上的车刀车削加工出盘外圆103和盘端面101，并去除盘外圆表面和盘端面的电镦锻氧化层（即去除气门毛坯盘外圆表面和盘端面的电镦锻氧化黑皮），电镦锻氧化层去除的厚度≥0.5mm，结束后取下气门毛坯1；其中，车床3为数控车床或普通车床；

3）将气门毛坯1的盘外圆103装夹在车床3的三爪卡盘301的反爪上，使阀杆102端面的中心孔顶在车床尾座302上，使用车床1上的车刀车削阀杆102，去除阀杆102表面的电镦锻氧化层，电镦锻氧化层去除的厚度≥0.5mm，去除电镦锻氧化层后的阀杆102表面的表面粗糙度Ra≥6.3μm，结束后取下气门毛坯1；

4）将气门毛坯1的阀杆102装夹在车床的三爪卡盘301上，以阀杆102为基准，使用车刀对盘端面101和盘外圆103进行精加工，加工后，盘外圆101对阀杆102的跳动≤0.1mm，然后采用车床尾座302安装中心钻在盘端面加工出堆焊定位所需的中心孔，结束后取下气门毛坯1；其中，中心钻为标准A型中心钻；

5）将气门毛坯1的盘外圆103装夹在车床1的三爪卡盘301上，使阀杆102端部的中心孔顶在车床尾座302上，采用与堆焊定位模式一致的一夹持一顶模式进行定位，使用车刀车削加工出待堆焊的焊道和去除气门颈部表面的电镦锻氧化层；

6）推开车床尾座，采用中心架303夹住气门毛坯1的阀杆102，中心架303的三个触头需接触阀杆，吻合支撑，增加刚性，车削加工阀杆102的端部，使气门毛坯1总长车成一致，气门毛坯1的总长公差≤±2mm，以及车削加工出堆焊定位所需的倒角，加工结束。

本实施例中的气门毛坯焊接前的加工方法，适用于多规格大尺寸气门毛坯焊接前的加工。

通过将中心架的三个触头接触阀杆，吻合支撑，增加刚性，使车削加工气门毛坯的阀杆时，阀杆端部不发生摆动，便于切削和保证了切削的精度。

本实施例中的气门毛坯焊接前的加工方法，加工结束后，气门毛坯以盘端面的中心孔和阀杆端面中心为基准，气门毛坯的焊道粗糙度Ra≤0.8μm，盘端面中心孔与倒角104的同轴度≤0.05，盘外圆对阀杆的跳动≤0.1mm，焊道圆度≤0.05，其中，盘外圆对阀杆的跳动表示盘外圆对阀杆的相对位移量。

本发明的气门毛坯焊接前的加工方法，利用轴类零件加工特性，先通过多次装夹不同部位去除表面氧化层，然后以中心孔+3爪卡盘夹持定位加工出气门毛坯阀杆的基准面，然后以基准面为定位逐步加工出其余各面，从而保证了气门毛坯焊接前的各尺寸、型位、公差始终以气门毛坯阀杆为基准进行。其中，气门毛坯在焊接过程中是以气门毛坯阀杆杆位的中轴线进行旋转，从而保证了焊接过程中的焊接质量。

本发明的加工方法用于加工焊接前的气门毛坯，操作简单、实用性强、设备需求种类少和不需要工装夹具，从而避免了设备种类多或使用工装夹具时产生的操作误差，且本发明的加工方法只需使用普通车床与摇臂钻床就能实现，具有设备投资成本低的优点。同时，经过去加工后的气门毛坯进行分析和检测可知，加工后的气门毛坯精度高，气门毛坯以盘端面中心孔和阀杆端面中心为基准，气门毛坯的焊道粗糙度Ra≤0.8μm，盘端面中心孔与倒角的同轴度≤0.05，盘外圆对阀杆的跳动≤0.1mm，焊道圆度≤0.05，因此，可实现尺寸多规格气门毛坯焊接前的加工，具体可加工的尺寸规格为，气门毛坯的阀杆直径为10~60mm，气门毛坯的总长为150~750mm，气门毛坯盘外圆的直径为40~200mm。另外，本发明的加工方法加工焊接前的气门毛坯，对设备适应能力强、不挑设备，对于车床，无论是数控车床还是普通车床均可以，钻床使用普通摇臂钻床即可，在气门加工技术领域，具有推广应用价值。

以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种气门毛坯焊接前的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将气门毛坯装夹在钻床上，采用钻床的正爪装夹气门毛坯的阀杆端部，使阀杆端面与正爪齐平，使用钻头在气门毛坯的阀杆端面的中心处沿轴向打出中心孔；

2）将打完中心孔的气门毛坯的阀杆装夹在车床的三爪卡盘上，使卡爪与靠近阀杆一端的气门颈部边缘相接触，使用车刀车削加工出盘外圆和盘端面，并去除盘外圆表面和盘端面的电镦锻氧化层；

3）将气门毛坯的盘外圆装夹在车床的三爪卡盘上，使阀杆端面的中心孔顶在车床尾座上，使用车刀车削阀杆，去除阀杆表面的电镦锻氧化层；

4）将气门毛坯的阀杆装夹在车床的三爪卡盘上，以阀杆为基准，使用车刀对盘端面和盘外圆进行精加工，然后采用车床尾座安装中心钻在盘端面加工出堆焊定位所需的中心孔；

5）将气门毛坯的盘外圆装夹在车床的三爪卡盘上，使阀杆端部的中心孔顶在车床尾座上，采用与堆焊定位模式一致的模式进行定位，使用车刀车削加工出待堆焊的焊道和去除气门毛坯颈部表面的电镦锻氧化层；

6）推开车床尾座，采用中心架夹住气门毛坯的阀杆，车削加工阀杆的端部，使气门毛坯总长车成一致，以及车削加工出堆焊定位所需的倒角，加工结束。

2.根据权利要求1所述的气门毛坯焊接前的加工方法，其特征在于，所述钻床为带有三爪卡盘工装的摇臂钻床，所述钻头为麻花钻头或中心钻头；

所述车床为数控车床或普通车床。

3.根据权利要求1所述的气门毛坯焊接前的加工方法，其特征在于，所述步骤1）中，打出的中心孔的锥度为60°，深度为2~2.5mm。

4.根据权利要求1所述的气门毛坯焊接前的加工方法，其特征在于，所述步骤2）中，气门颈部表面的电镦锻氧化层去除的厚度≥0.5mm。

5.根据权利要求1所述的气门毛坯焊接前的加工方法，其特征在于，所述步骤3）中，气门毛坯的盘外圆装夹在车床的三爪卡盘的反爪上。

6.根据权利要求1所述的气门毛坯焊接前的加工方法，其特征在于，所述步骤3）中，阀杆表面的电镦锻氧化层去除的厚度≥0.5mm，去除电镦锻氧化层后的阀杆表面的表面粗糙度Ra≥6.3μm。

7.根据权利要求1所述的气门毛坯焊接前的加工方法，其特征在于，所述步骤4）中，精加工后，盘外圆对阀杆的跳动≤0.1mm。

8.根据权利要求1所述的气门毛坯焊接前的加工方法，其特征在于，所述步骤6）中，采用中心架夹住气门的阀杆时，中心架的三个触头需接触阀杆，使气门毛坯的总长公差≤±2mm。

9.根据权利要求1所述的气门毛坯焊接前的加工方法，其特征在于，加工结束后，气门毛坯以盘端面的中心孔和阀杆端面中心为基准，气门毛坯的焊道粗糙度Ra≤0.8μm，盘端面中心孔与倒角的同轴度≤0.05，盘外圆对阀杆的跳动≤0.1mm，焊道圆度≤0.05。