閥體制造工藝及夾具設計

摘 要：閥體在生產和生活中是必不可少的要件，額閥體的制造工藝和夾具設計都是比較成熟的技術，而二者在閥體制造過程中都是不可或缺的一部分。文章以閥體制造工藝的影響因素為切入點，對這些因素進行深度的剖析，在閥體生產過程中有怎樣的影響，以及如何的有效控制，以提升閥體制造的整體工藝。再對夾具的設計進行原理解釋，以及夾具的設計過程和在閥體制造中的應用，閥體制造工業(yè)及夾具設計是密不可分關系，都影響著閥體制造的效率和質量。

關鍵詞：閥體制造工藝 夾具設計原理 閥體的應用

Valve Body Manufacturing Process and Fixture Design

Jia Wenjing

Abstract：The valve body is an essential element in the production and life. The manufacturing process and fixture design of the frontal valve body are relatively mature technologies， and the two are an indispensable part in the valve body manufacturing process. In this paper， the influence factors of the valve body manufacturing process as the entry point， the depth analysis of these factors， in the valve body production process have what kind of influence， and how to effectively control， to enhance the overall process of valve body manufacturing， are studies.? Then to the jig design principle explanation， as well as the jig design process and the application in the valve body manufacturing， the valve body manufacturing industry and the jig design is inseparable， which affect the efficiency and quality of the valve body manufacturing.

Key words：valve body manufacturing process， fixture design principle， application of valve body

閥體制造方法和工藝很多，而比較常見的氣動閥體鑄造更加適合現代閥門生產，在應用領域中也反響出很好的效果。金屬類閥體制造的材料是金屬，被應用在機械等領域已經成為不可替代的技術，而在發(fā)展進程中，隨著需求標準的提高，制造技術和工藝也在不斷的變化。其中閥體制造技術的不同，影響因素比較多且有差異，金屬后者合金的選擇、制造過程中的影響因素都會對閥體的成型與應用有很大的影響。因此，在工藝選擇上必須要謹慎，要對各種因素進行整體考慮，在工藝確定后方可進行對應的夾具進行設計，夾具設計也需要按照閥體工藝和閥體應用的實際需求進行設計。

1 閥體制造工藝影響因素

1.1 閥體制造工藝中的鑄型壓力因素

閥體鑄造的時候需要將液態(tài)的金屬通過氣體壓力注入閥體模型中，通過液體金屬在模型內的流動完成閥體鑄造，在液體金屬進入閥體模型的過程中，對氣體產生的壓力是有需求的，所產生的壓力足以將金屬液壓進模型中，受到各種因素影響。首先，金屬液的密度是影響能夠完全充滿模型的關鍵，如果金屬液在選擇的時候選擇密度過大的，那么就會造成金屬液的質量增大，導致需要的氣動壓力就越大，閥體成型的難度也就越大。其次，氣體壓力不能無差別的使用，需要通過金屬液的密度和模型的高度進行確定。通過金屬液的密度確定能推動所需要的氣動壓力，在按照模型的高度進行確定能夠使得金屬液充滿模型的壓力值，這樣才能保證金屬液能夠在適合的壓力下完成模型充滿。

1.2 閥體制造工藝中的鑄型時間因素

氣動壓力使用的時間能夠決定閥體制造成功的關鍵環(huán)節(jié)，在較低壓力進行壓力注入金屬液時候，速度要適中，不能速度過快導致模型中的空氣無法排除，進而影響閥體的質量，里面會有起泡或者未充入金屬液的地方。首先，時間是根據閥體的結構所確定的，如果結構過于復雜需要延長時間來給予空氣排除的時間，最終形成金屬液能夠充滿模型中。在這個過程中需要保持壓力的穩(wěn)定，給予一定的時間來排出空氣，但是時間是不能過于長，會導致模型的鑄型時間過長影響生產效率，此外也會因為時間的短促導致金屬液溫度下降，導致閥體的密度不均或者無法充滿。其次，時間因素的變化主要是緩沖模型內的氣體和產生的壓力，內部的氣體會最終在模型的最高位置停留，這會導致氣體排除更加困難，而有效的時間控制能夠實現將金屬液壓到閥體各個位置的同時，將氣體排出模型，所以時間因素是非常重要的。

1.3 閥體制造工藝中的鑄型保壓因素

閥體在制造過程中對表面的光潔度是有要求的，不能太過粗糙而導致閥體表面粗糙，而在閥體形成過程中比較重要的因素還有鑄型保壓的時間。首先，金屬液普遍是采用低壓，從模型的底部向上部充滿模型內部，此過程需要保持壓力值以能夠達到全部充滿模型內部的目的，所以要保持進氣孔的氣壓足夠，又能有效的控制好時間的進度，過快或者過慢都會影響閥體的成型，進而影響成品的使用性能。其次，出氣孔要做好把控，防止金屬液體溢出的同時造成內部成型壓力不足，導致的閥體金屬液密度不夠，這樣會導致閥體易碎。出氣孔要保持一定壓力的同時，還要保證多余氣體的排除，如果不能排除會導致閥體出現氣泡，從而影響閥體的整體構型。最后，是從保壓時間上進行精準拿捏，超出時間未完成金屬液的充滿就會導致因為金屬液溫度下降而凝固，密度不足或者不均勻導致閥體鑄型失敗。保壓時間過短，溫度沒有達到凝固的溫度就會導致金屬液外泄。

2 閥體夾具設計原理

2.1 夾具的設計原理依據

閥體夾具的設計主要是依托于生產力、材料、工藝等的發(fā)展水平，在選擇設計原理的時候需要依據閥體的特點，同時考慮影響加工效率的各種因素，并對精度加以更加精細的控制，方可成功制作出合格閥體夾具。首先，閥體夾具整體進行分割，這樣能夠在生產效率上符合夾具的生產和使用，需要在設計上對閥體夾具進行分割，分別取x軸與y軸將閥體分為各90°的夾具，組合后可成為一個整體。其次，法蘭保證夾具精度的總要輔助部分，從夾具的結構可知，要通過法蘭來對夾具進行固定和定型，要求要通過法蘭的精確位置固定達成對夾具的精確度控制，所以法蘭的使用材料和卡位、耐溫度等都需要嚴謹設計。最后，在夾具完成之后進行閥體夾具塑形，閥體鑄型后會產生許多毛刺等，需要進一步加工、打磨以驗證夾具的可應用性。

2.2 夾具的實操設計

夾具分為夾具整體、定位法蘭、夾具輔助裝置，想要生產出合格的加，需要將這三個部分進行完成的操作。首先，夾具整體選材方面需要能夠承受高于金屬液的溫度，這樣在鑄型的時候能夠保證完成鑄型的同時保住夾具的形狀。夾具這部分在工藝影響因素部分已經做出詳細說明，其是影響閥體成功制造的關鍵因素之一，因此對其的選材把控要更加嚴格一些。其次，定位法蘭主要的作用是兩個，其一是閥體被分成四個部分需要利用法蘭來將閥體重新固定成為一個整體。其二是將夾具固定好，以保證夾具在鑄造過程中能夠固定住位置，并能夠在持續(xù)的壓力作用下還能夠維持住形態(tài)。最后，夾具的輔助裝置，其主要的作用就是輔助固定夾具的作用，同時對夾具的密封性能進行補足，進一步確定在壓力保持過程中能夠保持夾具的密封性。

2.3 閥體夾具的制造

在各種理論的支撐下，開始閥體的制造，主要采用的是利用氣體壓力對金屬液進行澆灌到夾具中，這也是夾具制造完成之后的閥體成型重要步驟。首先，對金屬進行熔化為金屬液，這部分在工藝上是比較成熟的技術，所以只需要將金屬放到熔爐之中，并對其進行高溫加熱以達到能夠完全熔化即可。其次，是比較重要的步驟夾具底部留孔以保證金屬液能夠順利通過孔洞以氣體壓力壓入，同時要保證壓力的充足、保壓時間等因素的標準化執(zhí)行。上孔部分要能夠完全排除夾具內的空氣，以保證閥體的成型，在內部氣體完全排除之后及時封住上部孔洞，這樣做的目的是能夠保證壓力的充足，使得閥體的整體密度均勻分布，這也是保證閥體質量的關鍵環(huán)節(jié)。最后，對夾具整體進行降溫，這個是閥體成型的最后一步，高溫金屬液充滿夾具模型之后對其進行保壓，在保壓時間完成后可以進行降溫，使得金屬液凝固成為金屬鑄件，等到完全降溫之后閥體鑄件完成。

2.4 閥體進一步進行加工

閥體鑄件完成之后并不是最后的作品，仍舊需要一些加工的操作對其進行加工，這也是非常重要的環(huán)節(jié)，以達到閥體能夠正常使用的效果。首先，鑄件去除之后因為夾具是組合而成，邊緣部分會產生一些毛刺，這些毛刺會影響使用的過程。去除閥體后，對毛刺進行打磨，主要是以光滑美觀為主，對表面進行處理。其次，鑄件各個部分進行表面處理之后，需要將逐漸組合到一起才能成為一個完整的閥體，這就需要進行一步加工，普遍方式是鉆孔方式，進而對其進行組裝固定，尤其是處理好接縫的密封。最后，對組裝好的閥體進行實際驗證，這也是閥體成品檢驗的一個環(huán)節(jié)，包括閥體的密封性能、使用性能是否能夠滿足實際應用的需求，發(fā)現問題進行加工處理，以達到閥體的各項使用標準。夾具用于閥體制造，對閥體的應用性能進行檢驗，也是反推夾具設計的合理程度，可以對設計進行完善，不斷提升夾具設計的水平。

3 結語

以閥體制造工藝中的鑄型壓力因素、閥體制造工藝中的鑄型時間因素、閥體制造工藝中的鑄型保壓因素為突破口，對閥體制造工藝進行深度剖析，更加完整的將閥體制造中的各項因素相互之間的影響關系進行分析，每一項都足以影響閥體的質量和效率。夾具更是需要根據閥體的實際需求進行嚴謹設計，從原理、實際操作、加工、應用幾個環(huán)節(jié)，表現出夾具設計在閥體制造中發(fā)揮的作用，并配合影響因素來完善設計形成互補的閉環(huán)設計理念，從理論到時間的閉環(huán)過程實現閥體制造的質量和效率的雙維度提升。

項目基金：鐵路貨車脫軌制動閥閥體工藝改進CGYGG-2020007。

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作者簡介

賈文靜：（1985—），女，漢族，齊齊哈爾市人，黑龍江八一農墾大學學士學位，齊齊哈爾工程學院。研究方向：車輛工程。