CN115157560A - 一种泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装及成型工艺 - Google Patents
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Abstract
一种泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装及成型工艺，包括底座模，所述的底座模上安装有下模盖，所述的底座模的中部设置有沿轴向的钢芯轴，所述的钢芯轴上套设有中心支撑，所述的中心支撑的径向外侧套设有与钢芯轴同轴的仿生模具，所述的仿生模具的顶部设置有上模盖，上模盖套设在钢芯轴上；所述的中心支撑包括两个半环结构，两个所述的半环结构连接成一个整环，所述的半环结构的外壁上开设有多个发汗杆定位孔；本发明的制作工装能够实现仿汗腺皮碗的一次成型，避免了采用机械方法加工皮碗表面的凹槽和微毛细孔对活塞微观结构的破坏，保证了活塞中皮碗的性能，解决现有技术中没有泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于煤矿钻井泥浆泵活塞领域，涉及一种皮碗的制作工装，具体是一种泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装及成型工艺。
背景技术
在钻探施工过程中，泥浆泵作为冲洗介质的输送的动力来源，具有驱动孔底钻具、携带岩屑、冷却冲洗钻具等功能，其性能水平和使用寿命直接影响钻孔效率和施工成本。在泥浆泵的易损部件中，活塞的平均使用寿命最低。据统计，80％的泥浆泵失效都是由于活塞磨损严重、密封性能变差引起的。因此，如何提高活塞寿命，一直以来是泥浆泵技术研究领域亟待解决的技术瓶颈。
为此，申请者所在团队设计了一种自发汗仿生泥浆泵活塞，一方面通过在活塞基体上设置若干个毛细通孔，通过润滑液自动补偿技术在活塞与缸套之间形成润滑界面，减少活塞-缸套运动副的摩擦系数；另一方面将活塞外表面设置为仿生凸起结构，增加活塞基体的耐磨性，同时仿生网状织构为润滑介质提供流动通道，最终达到提高活塞性能和寿命的目的。
但由于自发汗仿生活塞的结构特殊性，传统的活塞成型工艺无法适用，为此本发明提供了一种自发汗仿生泥浆泵活塞皮碗注胶成型装置及工艺方法，通过一体化注胶成型，实现自润滑高耐磨泥浆泵自发汗仿生活塞皮碗的制作。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装及成型工艺，解决现有技术中没有泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装，包括底座模，所述的底座模上安装有下模盖，所述的底座模的中部设置有沿轴向的钢芯轴，所述的钢芯轴上套设有中心支撑，所述的中心支撑的径向外侧套设有与钢芯轴同轴的仿生模具，所述的仿生模具的顶部设置有上模盖，上模盖套设在钢芯轴上；
所述的中心支撑包括两个半环结构，两个所述的半环结构连接成一个整环，所述的半环结构的外壁上开设有多个发汗杆定位孔；
所述的仿生模具包括多个扇环，所述的扇环可拆卸地拼接成一个环形柱，所述的扇环轴向上端的内壁上开设有多条环状凸起，所述的扇环的轴向下端开设有凹槽，相邻的所述的凹槽之间设置有凸起，所述的凸起表面布设有多个发汗杆，所述的发汗杆的个数与发汗杆定位孔相同，每个发汗杆的末端插入相对应的中心支撑的发汗杆定位孔中；
所述的上模盖上设置有多个注胶台，其中一个注胶台上开设排气孔，其余注胶台上开设有注胶孔，所述的注胶孔和排气孔均连通中心支撑与仿生模具之间形成的腔体与外部。
本发明还包括以下技术特征：
所述的仿生模具的上端面一周均匀开设有多个定位孔，所述的上模盖上开设有上模定位孔，所述的定位孔和上模定位孔中设置有第一紧固螺栓。
所述的凹槽的形状为六边形、半椭圆形、矩形、三角形或者梯形。
所述的底座模和下模盖通过第二紧固螺栓固定。
所述的半环结构的连接端面的一侧设置有中心支撑定位销，另一侧端面开设有中心支撑定位孔，中心支撑定位销和中心支撑定位孔配合围成一个整环。
所述的仿生模具侧壁的上边缘和下边缘一周分别开设有环槽，所述的上模盖下表面边缘一周设置有环状凸块，所述的环状凸块与仿生模具侧壁上边缘的环槽配合固定，所述的仿生模具侧壁下边缘的环槽的一周套设有箍环。
所述的钢芯轴上设置有两个平行的钢芯轴环形卡板，所述的中心支撑位于两个平行的钢芯轴环形卡板之间。
一种泥浆泵用仿汗腺皮碗的成型工艺，采用所述的泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装进行成型，具体包括以下步骤：
步骤一，对底模座、下模盖、钢芯轴、中心支撑、仿生模具以及上模盖进行喷砂处理，去除表面油污及杂质；
步骤二，采用预热炉对底模座、下模盖、钢芯轴、中心支撑、仿生模具以及上模盖进行预热；
所述的预热炉采用低温箱式炉，预热温度设置为100℃，保温时间4h；
步骤三，对底模座、下模盖、钢芯轴、中心支撑、仿生模具、上模盖以及箍环进行组装，并保证组装过程中各个部件中心同轴；
步骤四，将安装好的所述工装安装在液压机底座上，并采用轴销定位，确保底座模的下端面与液压机底座的上端面平行且对正；
步骤五，采用液压机将混合并压制好的合成胶料通过注胶孔高压注入所述工装内部，当排气孔有稳定连续合成橡胶料流出时停止加压，并封堵注胶孔和排气孔；
步骤六，将所述工装整体放入箱式炉进行硫化处理，所述的箱式炉的加热温度≤60℃；
步骤七，脱模，得到泥浆泵用仿汗腺的皮碗。
本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：
(Ⅰ)本发明的制作工装能够实现仿汗腺皮碗的一次成型，避免了采用机械方法加工皮碗表面的凹槽和微毛细孔对活塞微观结构的破坏，保证了活塞中皮碗的性能，解决现有技术中没有泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装的技术问题。
(Ⅱ)通过定位孔和钢芯轴环形卡板分别对仿生模具和中心支撑进行定位和限位设计，保证了工装安装中底模座、下模盖、仿生模具、中心支撑、钢芯轴的同轴性，确保了仿汗腺皮碗的加工精度。
附图说明
图1为本发明中制作工装的剖视结构示意图；
图2为本发明中部分结构的装配示意图；
图3为发明中的中心支撑的结构示意图；
图4为本发明中的钢芯轴和中心支撑装配结构示意图；
图5为本发明中仿生模具的结构示意图；
图6为本发明中仿生模具中一个扇环的结构示意图；
图7为本发明中钢芯轴和仿生模具装配结构示意图。
图中各个标号的含义为：1-底座模，2-下模盖，3-钢芯轴，4-中心支撑，5-仿生模具，6-上模盖，7-定位孔，8-上模定位孔，9-第一紧固螺栓，10-第二紧固螺栓，11-箍环，12-钢芯轴环形卡板；
401-半环结构，402-发汗杆定位孔，403-中心支撑定位销，404-中心支撑定位孔；
501-扇环，502-环状凸起，503-凹槽，504-凸起，505-发汗杆；
601-注胶台，602-注胶孔，603-排气孔，604-环状凸块。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
需要说明的是，本发明是在仿人体汗腺在血管舒张时通过大汗管从毛囊汗孔排汗的原理设计了仿汗腺皮碗的自补偿润滑活塞，进而在设计了仿汗腺皮碗的制作工装。
需要说明的是，本发明中的所有零部件，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的零部件。
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
本发明给出了一种泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装，包括底座模1，底座模1上安装有下模盖2，底座模1的中部设置有沿轴向的钢芯轴3，钢芯轴3上套设有中心支撑4，中心支撑4的径向外侧套设有与钢芯轴3同轴的仿生模具5，仿生模具5的顶部设置有上模盖6，上模盖6套设在钢芯轴3上；
中心支撑4包括两个半环结构401，两个半环结构401连接成一个整环，半环结构401的外壁上开设有多个发汗杆定位孔402；
仿生模具5包括多个扇环501，扇环501可拆卸地拼接成一个环形柱，扇环501轴向上端的内壁上开设有多条环状凸起502，扇环501的轴向下端开设有凹槽503，相邻的凹槽503之间设置有凸起504，凸起504表面布设有多个发汗杆505，发汗杆505的个数与发汗杆定位孔402相同，每个发汗杆505的末端插入相对应的中心支撑4的发汗杆定位孔402中；
上模盖6上设置有多个注胶台601，其中一个注胶台上开设排气孔603，其余注胶台601上开设有注胶孔602，注胶孔602和排气孔603均连通中心支撑4与仿生模具5之间形成的腔体与外部。
上述技术方案，发汗杆505直径为1.25～1.75mm。
在上述技术方案中，通过工装能够实现仿汗腺皮碗的一次成型，避免了采用机械方法加工皮碗表面的凹槽和微毛细孔对活塞微观结构的破坏，保证了活塞中皮碗的性能，解决现有技术中没有泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装的技术问题。
具体的，仿生模具5的上端面一周均匀开设有多个定位孔7，上模盖6上开设有上模定位孔8，定位孔7和上模定位孔8中设置有第一紧固螺栓9，方便安装与拆卸。
具体的，凹槽503的形状为六边形、半椭圆形、矩形、三角形或者梯形，可根据具体需求选择凹槽的形状。
优选的，凹槽503形状为正六边形。
具体的，底座模1和下模盖2通过第二紧固螺栓10固定，方便安装与拆卸。
具体的，半环结构401的连接端面的一侧设置有中心支撑定位销403，另一侧端面开设有中心支撑定位孔404，中心支撑定位销403和中心支撑定位孔404配合围成一个整环，为了方便与钢芯轴的配合安装。
具体的，仿生模具5侧壁的上边缘和下边缘一周分别开设有环槽，上模盖下表面边缘一周设置有环状凸块604，环状凸块604与仿生模具5侧壁上边缘的环槽配合固定，仿生模具5侧壁下边缘的环槽的一周套设有箍环11，用于对仿生模具5进行紧固限位，保证了整个工装的同轴性。
具体的，钢芯轴3上设置有两个平行的钢芯轴环形卡板12，中心支撑4位于两个平行的钢芯轴环形卡板之间，用于对中心支撑4进行限位，保证了发汗杆505能和发汗杆定位孔402对应。
一种泥浆泵用仿汗腺皮碗的成型工艺，采用泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装进行成型，具体包括以下步骤：
步骤一，对底模座1、下模盖2、钢芯轴3、中心支撑4、仿生模具5以及上模盖6进行喷砂处理，去除表面油污及杂质；
步骤二，采用预热炉对底模座1、下模盖2、钢芯轴3、中心支撑4、仿生模具5以及上模盖6进行预热；
预热炉采用低温箱式炉，预热温度设置为100℃，保温时间4h；
步骤三，对底模座1、下模盖2、钢芯轴3、中心支撑4、仿生模具5、上模盖6以及箍环11进行组装，并保证组装过程中各个部件中心同轴；
步骤四，将安装好的所述工装安装在液压机底座上，并采用轴销定位，确保底座模1的下端面与液压机底座的上端面平行且对正；
步骤五，采用液压机将混合并压制好的合成胶料通过注胶孔602高压注入所述工装内部，当排气孔603有稳定连续合成橡胶料流出时停止加压，并封堵注胶孔602和排气孔603；
步骤六，将所述工装整体放入箱式炉进行硫化处理，箱式炉的加热温度≤60℃；
步骤七，脱模，得到泥浆泵用仿汗腺的皮碗。
Claims (8)
1.一种泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装，包括底座模(1)，所述的底座模(1)上安装有下模盖(2)，其特征在于，所述的底座模(1)的中部设置有沿轴向的钢芯轴(3)，所述的钢芯轴(3)上套设有中心支撑(4)，所述的中心支撑(4)的径向外侧套设有与钢芯轴(3)同轴的仿生模具(5)，所述的仿生模具(5)的顶部设置有上模盖(6)，上模盖(6)套设在钢芯轴(3)上；
所述的中心支撑(4)包括两个半环结构(401)，两个所述的半环结构(401)连接成一个整环，所述的半环结构(401)的外壁上开设有多个发汗杆定位孔(402)；
所述的仿生模具(5)包括多个扇环(501)，所述的扇环(501)可拆卸地拼接成一个环形柱，所述的扇环(501)轴向上端的内壁上开设有多条环状凸起(502)，所述的扇环(501)的轴向下端开设有凹槽(503)，相邻的所述的凹槽(503)之间设置有凸起(504)，所述的凸起(504)表面布设有多个发汗杆(505)，所述的发汗杆(505)的个数与发汗杆定位孔(402)相同，每个发汗杆(505)的末端插入相对应的中心支撑(4)的发汗杆定位孔(402)中；
所述的上模盖(6)上设置有多个注胶台(601)，其中一个注胶台上开设排气孔(603)，其余注胶台(601)上开设有注胶孔(602)，所述的注胶孔(602)和排气孔(603)均连通中心支撑(4)与仿生模具(5)之间形成的腔体与外部。
2.如权利要求1所述的泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装，其特征在于，所述的仿生模具(5)的上端面一周均匀开设有多个定位孔(7)，所述的上模盖(6)上开设有上模定位孔(8)，所述的定位孔(7)和上模定位孔(8)中设置有第一紧固螺栓(9)。
3.如权利要求1所述的泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装，其特征在于，所述的凹槽(503)的形状为六边形、半椭圆形、矩形、三角形或者梯形。
4.如权利要求1所述的泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装，其特征在于，所述的底座模(1)和下模盖(2)通过第二紧固螺栓(10)固定。
5.如权利要求1所述的泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装，其特征在于，所述的半环结构(401)的连接端面的一侧设置有中心支撑定位销(403)，另一侧端面开设有中心支撑定位孔(404)，中心支撑定位销(403)和中心支撑定位孔(404)配合围成一个整环。
6.如权利要求1所述的泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装，其特征在于，所述的仿生模具(5)侧壁的上边缘和下边缘一周分别开设有环槽，所述的上模盖下表面边缘一周设置有环状凸块(604)，所述的环状凸块(604)与仿生模具(5)侧壁上边缘的环槽配合固定，所述的仿生模具(5)侧壁下边缘的环槽的一周套设有箍环(11)。
7.如权利要求1所述的泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装，其特征在于，所述的钢芯轴(3)上设置有两个平行的钢芯轴环形卡板(12)，所述的中心支撑(4)位于两个平行的钢芯轴环形卡板之间。
8.一种泥浆泵用仿汗腺皮碗的成型工艺，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的泥浆泵用仿汗腺皮碗的制作工装进行成型，具体包括以下步骤：
步骤一，对底模座(1)、下模盖(2)、钢芯轴(3)、中心支撑(4)、仿生模具(5)以及上模盖(6)进行喷砂处理，去除表面油污及杂质；
步骤二，采用预热炉对底模座(1)、下模盖(2)、钢芯轴(3)、中心支撑(4)、仿生模具(5)以及上模盖(6)进行预热；
所述的预热炉采用低温箱式炉，预热温度设置为100℃，保温时间4h；
步骤三，对底模座(1)、下模盖(2)、钢芯轴(3)、中心支撑(4)、仿生模具(5)、上模盖(6)以及箍环(11)进行组装，并保证组装过程中各个部件中心同轴；
步骤四，将安装好的所述工装安装在液压机底座上，并采用轴销定位，确保底座模(1)的下端面与液压机底座的上端面平行且对正；
步骤五，采用液压机将混合并压制好的合成胶料通过注胶孔(602)高压注入所述工装内部，当排气孔(603)有稳定连续合成橡胶料流出时停止加压，并封堵注胶孔(602)和排气孔(603)；
步骤六，将所述工装整体放入箱式炉进行硫化处理，所述的箱式炉的加热温度≤60℃；
步骤七，脱模，得到泥浆泵用仿汗腺的皮碗。
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2022
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