摘 要：閥體在生產(chǎn)和生活中是必不可少的要件，額閥體的制造工藝和夾具設(shè)計(jì)都是比較成熟的技術(shù)，而二者在閥體制造過(guò)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(diǎn)，對(duì)這些因素進(jìn)行深度的剖析，在閥體生產(chǎn)過(guò)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(duì)夾具的設(shè)計(jì)進(jìn)行原理解釋?zhuān)约皧A具的設(shè)計(jì)過(guò)程和在閥體制造中的應(yīng)用，閥體制造工業(yè)及夾具設(shè)計(jì)是密不可分關(guān)系，都影響著閥體制造的效率和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：閥體制造工藝 夾具設(shè)計(jì)原理 閥體的應(yīng)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(jiàn)的氣動(dòng)閥體鑄造更加適合現(xiàn)代閥門(mén)生產(chǎn)，在應(yīng)用領(lǐng)域中也反響出很好的效果。金屬類(lèi)閥體制造的材料是金屬，被應(yīng)用在機(jī)械等領(lǐng)域已經(jīng)成為不可替代的技術(shù)，而在發(fā)展進(jìn)程中，隨著需求標(biāo)準(zhǔn)的提高，制造技術(shù)和工藝也在不斷的變化。其中閥體制造技術(shù)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(guò)程中的影響因素都會(huì)對(duì)閥體的成型與應(yīng)用有很大的影響。因此，在工藝選擇上必須要謹(jǐn)慎，要對(duì)各種因素進(jìn)行整體考慮，在工藝確定后方可進(jìn)行對(duì)應(yīng)的夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)，夾具設(shè)計(jì)也需要按照閥體工藝和閥體應(yīng)用的實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

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(shí)候需要將液態(tài)的金屬通過(guò)氣體壓力注入閥體模型中，通過(guò)液體金屬在模型內(nèi)的流動(dòng)完成閥體鑄造，在液體金屬進(jìn)入閥體模型的過(guò)程中，對(duì)氣體產(chǎn)生的壓力是有需求的，所產(chǎn)生的壓力足以將金屬液壓進(jìn)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(mǎn)模型的關(guān)鍵，如果金屬液在選擇的時(shí)候選擇密度過(guò)大的，那么就會(huì)造成金屬液的質(zhì)量增大，導(dǎo)致需要的氣動(dòng)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(wú)差別的使用，需要通過(guò)金屬液的密度和模型的高度進(jìn)行確定。通過(guò)金屬液的密度確定能推動(dòng)所需要的氣動(dòng)壓力，在按照模型的高度進(jìn)行確定能夠使得金屬液充滿(mǎn)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(mǎn)。

1.2 閥體制造工藝中的鑄型時(shí)間因素

氣動(dòng)壓力使用的時(shí)間能夠決定閥體制造成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在較低壓力進(jìn)行壓力注入金屬液時(shí)候，速度要適中，不能速度過(guò)快導(dǎo)致模型中的空氣無(wú)法排除，進(jìn)而影響閥體的質(zhì)量，里面會(huì)有起泡或者未充入金屬液的地方。首先，時(shí)間是根據(jù)閥體的結(jié)構(gòu)所確定的，如果結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜需要延長(zhǎng)時(shí)間來(lái)給予空氣排除的時(shí)間，最終形成金屬液能夠充滿(mǎn)模型中。在這個(gè)過(guò)程中需要保持壓力的穩(wěn)定，給予一定的時(shí)間來(lái)排出空氣，但是時(shí)間是不能過(guò)于長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致模型的鑄型時(shí)間過(guò)長(zhǎng)影響生產(chǎn)效率，此外也會(huì)因?yàn)闀r(shí)間的短促導(dǎo)致金屬液溫度下降，導(dǎo)致閥體的密度不均或者無(wú)法充滿(mǎn)。其次，時(shí)間因素的變化主要是緩沖模型內(nèi)的氣體和產(chǎn)生的壓力，內(nèi)部的氣體會(huì)最終在模型的最高位置停留，這會(huì)導(dǎo)致氣體排除更加困難，而有效的時(shí)間控制能夠?qū)崿F(xiàn)將金屬液壓到閥體各個(gè)位置的同時(shí)，將氣體排出模型，所以時(shí)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(guò)程中對(duì)表面的光潔度是有要求的，不能太過(guò)粗糙而導(dǎo)致閥體表面粗糙，而在閥體形成過(guò)程中比較重要的因素還有鑄型保壓的時(shí)間。首先，金屬液普遍是采用低壓，從模型的底部向上部充滿(mǎn)模型內(nèi)部，此過(guò)程需要保持壓力值以能夠達(dá)到全部充滿(mǎn)模型內(nèi)部的目的，所以要保持進(jìn)氣孔的氣壓足夠，又能有效的控制好時(shí)間的進(jìn)度，過(guò)快或者過(guò)慢都會(huì)影響閥體的成型，進(jìn)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(shí)造成內(nèi)部成型壓力不足，導(dǎo)致的閥體金屬液密度不夠，這樣會(huì)導(dǎo)致閥體易碎。出氣孔要保持一定壓力的同時(shí)，還要保證多余氣體的排除，如果不能排除會(huì)導(dǎo)致閥體出現(xiàn)氣泡，從而影響閥體的整體構(gòu)型。最后，是從保壓時(shí)間上進(jìn)行精準(zhǔn)拿捏，超出時(shí)間未完成金屬液的充滿(mǎn)就會(huì)導(dǎo)致因?yàn)榻饘僖簻囟认陆刀?，密度不足或者不均勻?qū)е麻y體鑄型失敗。保壓時(shí)間過(guò)短，溫度沒(méi)有達(dá)到凝固的溫度就會(huì)導(dǎo)致金屬液外泄。

2 閥體夾具設(shè)計(jì)原理

2.1 夾具的設(shè)計(jì)原理依據(jù)

閥體夾具的設(shè)計(jì)主要是依托于生產(chǎn)力、材料、工藝等的發(fā)展水平，在選擇設(shè)計(jì)原理的時(shí)候需要依據(jù)閥體的特點(diǎn)，同時(shí)考慮影響加工效率的各種因素，并對(duì)精度加以更加精細(xì)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(jìn)行分割，這樣能夠在生產(chǎn)效率上符合夾具的生產(chǎn)和使用，需要在設(shè)計(jì)上對(duì)閥體夾具進(jìn)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(gè)整體。其次，法蘭保證夾具精度的總要輔助部分，從夾具的結(jié)構(gòu)可知，要通過(guò)法蘭來(lái)對(duì)夾具進(jìn)行固定和定型，要求要通過(guò)法蘭的精確位置固定達(dá)成對(duì)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(yán)謹(jǐn)設(shè)計(jì)。最后，在夾具完成之后進(jìn)行閥體夾具塑形，閥體鑄型后會(huì)產(chǎn)生許多毛刺等，需要進(jìn)一步加工、打磨以驗(yàn)證夾具的可應(yīng)用性。

2.2 夾具的實(shí)操設(shè)計(jì)

夾具分為夾具整體、定位法蘭、夾具輔助裝置，想要生產(chǎn)出合格的加，需要將這三個(gè)部分進(jìn)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(shí)候能夠保證完成鑄型的同時(shí)保住夾具的形狀。夾具這部分在工藝影響因素部分已經(jīng)做出詳細(xì)說(shuō)明，其是影響閥體成功制造的關(guān)鍵因素之一，因此對(duì)其的選材把控要更加嚴(yán)格一些。其次，定位法蘭主要的作用是兩個(gè)，其一是閥體被分成四個(gè)部分需要利用法蘭來(lái)將閥體重新固定成為一個(gè)整體。其二是將夾具固定好，以保證夾具在鑄造過(guò)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(shí)對(duì)夾具的密封性能進(jìn)行補(bǔ)足，進(jìn)一步確定在壓力保持過(guò)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(kāi)始閥體的制造，主要采用的是利用氣體壓力對(duì)金屬液進(jìn)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(duì)金屬進(jìn)行熔化為金屬液，這部分在工藝上是比較成熟的技術(shù)，所以只需要將金屬放到熔爐之中，并對(duì)其進(jìn)行高溫加熱以達(dá)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(guò)孔洞以氣體壓力壓入，同時(shí)要保證壓力的充足、保壓時(shí)間等因素的標(biāo)準(zhǔn)化執(zhí)行。上孔部分要能夠完全排除夾具內(nèi)的空氣，以保證閥體的成型，在內(nèi)部氣體完全排除之后及時(shí)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(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。最后，對(duì)夾具整體進(jìn)行降溫，這個(gè)是閥體成型的最后一步，高溫金屬液充滿(mǎn)夾具模型之后對(duì)其進(jìn)行保壓，在保壓時(shí)間完成后可以進(jìn)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(jìn)一步進(jìn)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(duì)其進(jìn)行加工，這也是非常重要的環(huán)節(jié)，以達(dá)到閥體能夠正常使用的效果。首先，鑄件去除之后因?yàn)閵A具是組合而成，邊緣部分會(huì)產(chǎn)生一些毛刺，這些毛刺會(huì)影響使用的過(guò)程。去除閥體后，對(duì)毛刺進(jìn)行打磨，主要是以光滑美觀為主，對(duì)表面進(jìn)行處理。其次，鑄件各個(gè)部分進(jìn)行表面處理之后，需要將逐漸組合到一起才能成為一個(gè)完整的閥體，這就需要進(jìn)行一步加工，普遍方式是鉆孔方式，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行組裝固定，尤其是處理好接縫的密封。最后，對(duì)組裝好的閥體進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，這也是閥體成品檢驗(yàn)的一個(gè)環(huán)節(jié)，包括閥體的密封性能、使用性能是否能夠滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的需求，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行加工處理，以達(dá)到閥體的各項(xiàng)使用標(biāo)準(zhǔn)。夾具用于閥體制造，對(duì)閥體的應(yīng)用性能進(jìn)行檢驗(yàn)，也是反推夾具設(shè)計(jì)的合理程度，可以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行完善，不斷提升夾具設(shè)計(jì)的水平。

3 結(jié)語(yǔ)

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(shí)間因素、閥體制造工藝中的鑄型保壓因素為突破口，對(duì)閥體制造工藝進(jìn)行深度剖析，更加完整的將閥體制造中的各項(xiàng)因素相互之間的影響關(guān)系進(jìn)行分析，每一項(xiàng)都足以影響閥體的質(zhì)量和效率。夾具更是需要根據(jù)閥體的實(shí)際需求進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計(jì)，從原理、實(shí)際操作、加工、應(yīng)用幾個(gè)環(huán)節(jié)，表現(xiàn)出夾具設(shè)計(jì)在閥體制造中發(fā)揮的作用，并配合影響因素來(lái)完善設(shè)計(jì)形成互補(bǔ)的閉環(huán)設(shè)計(jì)理念，從理論到時(shí)間的閉環(huán)過(guò)程實(shí)現(xiàn)閥體制造的質(zhì)量和效率的雙維度提升。

項(xiàng)目基金：鐵路貨車(chē)脫軌制動(dòng)閥閥體工藝改進(jìn)CGYGG-2020007。

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作者簡(jiǎn)介

賈文靜：（1985—），女，漢族，齊齊哈爾市人，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)士學(xué)位，齊齊哈爾工程學(xué)院。研究方向：車(chē)輛工程。