本發(fā)明涉及球芯噴涂，具體地說涉及一種基于熱噴涂制備球芯涂層工藝的夾持工裝。

背景技術：

1、球芯作為球閥的核心零部件，在應用與生產(chǎn)中負責與應用介質(zhì)做主要的接觸。因此在煤化工等工業(yè)領域當中應用的球閥，球芯表面及內(nèi)流道經(jīng)介質(zhì)沖刷和相互摩擦，極易造成摩擦磨損和腐蝕問題。因而在生產(chǎn)過程當中常采用熱噴涂、熔覆及堆焊等技術在其表面及內(nèi)流道制備耐磨及耐蝕涂層，用于提高球芯表面硬度及耐蝕性能等性能要求，綜合提高球芯的服役壽命。但在生產(chǎn)過程當中，受設備限制噴涂球芯一般需要采用工裝進行夾持才能進行噴涂熔覆等作業(yè)，但針對小口徑球形表面涂層制備單個處理所需要的消耗太大，同時在噴涂過程中強調(diào)同軸度要求較高。

2、因此，提供一種能夠解決制備涂層效率低及夾持工裝多采用焊點處理困難及噴涂后拆卸不便等問題的夾持工裝是本領域技術人員亟需解決的技術問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術中的上述技術問題之一，提供針對口徑小于dn50球芯的小口徑球星球芯設計的熱噴涂制備球芯表面涂層的夾持工裝，其能夠?qū)崿F(xiàn)多個噴涂作業(yè)，并利用了多點位定位機制，降低了球芯與連桿的偏心率，提高噴涂涂層質(zhì)量。

2、為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種基于熱噴涂制備球芯涂層工藝的夾持工裝，其特征在于，包括限位螺釘、伸縮復位彈簧、定位滑軌、定位導軌連桿、頂桿和球芯零件；

3、其中，所述定位導軌連桿為空心管，所述限位螺釘通過螺紋連接在所述定位導軌連桿的一端；所述伸縮復位彈簧位于所述定位導軌連桿的內(nèi)部，且所述伸縮復位彈簧的一端與所述限位螺釘?shù)纸樱凰龆ㄎ换壩挥谒龆ㄎ粚к夁B桿的內(nèi)部，且所述定位滑軌與所述伸縮復位彈簧的另一端抵接；

4、所述頂桿通過所述定位導軌連桿的另一端伸入至所述定位導軌連桿的內(nèi)部，且所述頂桿與所述定位滑軌抵接；

5、所述定位導軌連桿上設有若干個開孔，每個所述開孔中設有一個定位滾珠；若干個所述開孔圍繞一周規(guī)則排列在所述定位導軌連桿上；

6、所述球芯零件套裝在所述定位導軌連桿上，且所述球芯零件的內(nèi)表面與若干個所述定位滾珠相對應；

7、所述定位滑軌為圓臺狀，所述定位滑軌切面面積較小的一端與所述伸縮復位彈簧抵接，所述定位滑軌切面面積較大的一端與所述頂桿抵接；

8、所述定位滾珠與所述定位滑軌切面面積較小的一端的側面抵接。

9、進一步，所述定位滾珠的直徑大于所述開孔的直徑。

10、進一步，所述定位滑軌上設有與定位滾珠數(shù)量相同的限位槽；所述定位滾珠嵌入至對應的所述限位槽中，并且所述定位滾珠可沿所述限位槽做往復運動。所述定位滾珠固定在所述定位導軌連桿的內(nèi)部。

11、進一步，所述開孔設有5個，所述定位滾珠設有5個，且所述限位槽設有5個。

12、本發(fā)明的利用三角形具有穩(wěn)定性和三點可確定一個圓的設計理念進行設計，設計高于三個支撐點進行支撐球芯零部件，避免了因一點或兩點定位而導致定位偏差所引起偏心，高于三個點位的設計在工裝運行過程中最先支撐的三個點位即可確定該球芯的內(nèi)流道，該設計能夠精準定位球芯內(nèi)流道，降低偏心率，提高同軸度。在本發(fā)明夾持下的球芯進行制備涂層與傳統(tǒng)的夾持方法或焊接法相比，其能夠提供更均勻、更穩(wěn)定的支撐，極大地減少了噴涂過程中可能出現(xiàn)的缺陷和誤差。

13、在實踐中，申請人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術往往難以保證夾持球芯后確保球芯與連接桿件的同軸度，致使在動力車旋轉過程當中的偏心率較大，同時桿件的跳動也是造成偏心率較大的重要原因，故而在熱噴涂涂層制備過程當中無法保證涂層的均勻性、穩(wěn)定性以及致密性，往往的效果是球芯表面某些部位的涂層尺寸厚度較薄、孔隙率較大、涂層連續(xù)不均勻等缺陷。為降低偏心率、提高同軸度要求，以及桿件因自身的跳動問題所引起的偏心率，為此，本發(fā)明引入三角穩(wěn)定原理及三點定圓等原理，從多個角度出發(fā)，設計了一套可實施的全新的發(fā)明方案。這一創(chuàng)新方案旨在為球芯表面提供高質(zhì)量的防護涂層，從而提高生產(chǎn)效率并大幅延長其使用壽命。

14、要實現(xiàn)上述提到的解決方案，本發(fā)明采用了以下幾種關鍵技術手段：

15、夾持機構的夾持端的設計是一個核心環(huán)節(jié)。為了確保夾持端夾持球芯能夠提高同軸度要求，采取高于三個點位的支撐點設計，在支撐過程當中可有效避免由于內(nèi)流道加工誤差引起的偏心率問題，其次在夾持工裝運動過程當中最先支撐的三個點位即可穩(wěn)定支撐球芯件，利用了三角形穩(wěn)定原理及三點定圓機理，其數(shù)學證明三角形具有穩(wěn)定性如下：

16、證明：只要三角形三條邊的長度確定，三角形的形狀和大小就完全確定；

17、任取三角形兩條邊，則兩條邊的非公共端點被第三條邊連接；

18、因為：第三條邊不可伸縮或彎折；

19、所以：兩端點距離固定；

20、所以：這兩條邊的夾角固定；

21、所以：這兩條邊是任取的；

22、所以：三角形的三個角固定，進而將三角形固定；

23、所以：三角形具有穩(wěn)定性；

24、任取n邊形(n≥4)兩條相鄰邊，則兩條邊的非公共端點被不止一條邊連接

25、所以：兩端點距離不固定

26、所以：這兩邊夾角不固定

27、所以：n邊形(n≥4)每個角都不固定，所以n邊形沒有穩(wěn)定性；

28、在證明三角形具有穩(wěn)定性的基礎上，本發(fā)明設計定位點應多于3個，設計5個的合理性在于，定位不僅依靠于設計的三個點進行定位，而是依靠最先支撐起球芯零件的點位，這樣的設計避免了因只有三個支撐點而難以校準球芯內(nèi)流道的尺寸偏差，因此提高了球芯的同軸度，降低了偏心率。

29、此外，本發(fā)明設計理念也應用到三點定圓的基礎原理，內(nèi)流道通常呈圓形，不少于三個點未支撐可有效支撐球芯內(nèi)流道，即可確定內(nèi)流道的大小，避免因尺寸偏差引起的支撐誤差，故而高于三個點位的設計較為合理；但設計3個或者4個定位點位，由于運行極限的設計，具有定位導軌連桿的開孔過大，定位滑軌的滑軌深度較深，且工作定位滾珠的尺寸大小無法裝配的缺點，不高于5個支撐點位是由于支撐點位較多的情況下，必不可少的需要減小定位滾珠的尺寸，在定位滑輪連桿上開孔的數(shù)量的增加，也提高了工作難度，同時運行極限勢必縮小，這樣就降低了可夾持工件的尺寸區(qū)間，適用性及經(jīng)濟型持續(xù)降低，對生產(chǎn)不利。

30、其次，短連桿支撐設計提高了桿件精度，降低了因長桿件因加工引起的跳動偏心誤差，且兩端的螺紋加工提高了加工精度和配合精度，因此在螺紋配合后進一步提高了配合精度，在裝配完畢進行噴涂作業(yè)時僅存在整體因自重引起的偏心，大大降低了偏心率，提高了同軸度要求，為球芯外表面涂層制備的均勻性和穩(wěn)定性的提高點奠定了良好的設計基礎。

31、通過綜合運用合理的理論設計，結合實際的生產(chǎn)目標，本發(fā)明成功解決了傳統(tǒng)球芯夾持工裝當中的局限性問題，不僅提高了球芯表面防護涂層制備的生產(chǎn)效率，同時降低了噴涂作業(yè)后的拆卸難度，進一步提高了涂層的質(zhì)量。在未來，這項技術有望廣泛應用于各種高精度工業(yè)設備中，為機械加工、航空航天等領域帶來革命性的進步。

32、進一步，所述定位導軌連桿內(nèi)設有與所述頂桿相匹配的螺紋，所述定位導軌連桿與所述頂桿通過螺紋連接，且所述頂桿沿螺紋對定位滑軌施加壓力使定位滑軌實現(xiàn)往復運動。

33、進一步，所述定位導軌連桿外表面設有螺紋，不同的兩個夾持工裝通過定位導軌連桿的首尾螺紋連接。

34、更進一步，所述定位導軌連桿連接限位螺釘?shù)囊欢嗽O有內(nèi)螺紋，所述定位導軌連桿的另一端設有外螺紋。

35、本發(fā)明夾持工裝兩端設計螺紋配合，可實現(xiàn)夾持工裝的相互連接，進一步實現(xiàn)多個球芯在一條噴涂線上的夾持，上述方案可實現(xiàn)多個球芯一體噴涂化作業(yè)。這種綜合性的整體夾持設計使得球芯表面涂層制備生產(chǎn)中大大提高了其生產(chǎn)能力，同時提高了涂層制備的致密性和均勻性，從而大幅延長其使用壽命。本發(fā)明為球芯的生產(chǎn)和維護提供了一套高效、經(jīng)濟且環(huán)保的制備方案。

36、進一步，在本發(fā)明中，夾持工裝設計可用范圍為小于dn50口徑尺寸的小口徑尺寸的球芯。定位導軌連桿的開孔均勻分布且直徑尺寸小于定位滾珠的直徑0.5～1mm。

37、在本發(fā)明的裝置中，定位滾珠的設計多達5個，而非1～2個，這是根據(jù)三角形具有穩(wěn)定性和三點可確定一個圓的設計理念進行設計，這樣的設計避免了球芯內(nèi)流道因加工問題出現(xiàn)的尺寸偏差而導致的同軸度降低、偏心率上升的可能性，精準提高了球芯零件與連接桿的同軸度，因此在噴涂過程中能夠進一步精確控制涂層厚度和均勻性；限位螺釘?shù)脑O計有效的限制了定位滑軌的運動區(qū)間，避免量程過大導致桿件因自重造成的偏心率提高，而伸縮復位彈簧的設計可在頂桿卸力后有效回彈致使定位滑軌向后運動，使定位滾珠回落，有效避免了加載件的長期加載導致定位導軌連桿件定位孔的失效，定位滑軌根據(jù)定位滾珠的設計進行設計，采用定位槽定位，可有效保證裝配時與定位滾珠的有效配合，滑軌的設計確定了定位滾珠的運動規(guī)律。

38、本發(fā)明的夾持工裝可解決當前小口徑球芯單個表面制備涂層效率低及夾持工裝多采用焊點處理困難及噴涂后拆卸不便及噴涂過程中所存在的問題，本發(fā)明的噴涂夾持工裝，可有效提高球芯噴涂數(shù)量，同時提高了多個球芯噴涂過程中當中所需的同軸度，并降低生產(chǎn)成本。核心的方面在于通過滑軌槽結構的運動帶動滾珠運動從而保證滾珠可支撐球芯工件，同時利用多桿件連接機構，可保證多個球芯的一體噴涂作業(yè)，從而提高了作業(yè)效率。

39、本發(fā)明提供了一種高效、精確的球芯涂層制備夾持裝置，提高了球芯與連接桿件間的同軸度，還具有較高的生產(chǎn)效率等優(yōu)點。通過該裝置生產(chǎn)球芯外表面涂層，可以有效提高球芯球芯表面涂層沉積效率。此外，該裝置的設計緊湊、易于操作，適合于大規(guī)模生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)成本，提升了經(jīng)濟效益。

40、本發(fā)明與現(xiàn)有的技術相比，其優(yōu)勢在于。

41、(1)球芯噴涂當中的同軸度提高，偏心率降低。根據(jù)三角形具有穩(wěn)定性和三點可確定一個圓的設計理念進行設計，這樣的設計避免了球芯內(nèi)流道因加工問題出現(xiàn)的尺寸偏差而導致的同軸度降低、偏心率上升的可能性，精準提高了球芯零件與連接桿的同軸度。本發(fā)明為球芯表面涂層的防護制備過程當中提供了一種創(chuàng)新且高效的夾持工裝。

42、(2)提高涂層制備致密性及均勻性提高、耐磨耐蝕性能提高。同軸度的提高、偏心率的降低有效的避免了涂層制備過程當中因同軸度不高而引起的尺寸缺陷和均勻性誤差，故而對涂層的致密性和均勻性提高具有正導向，進一步正導向涂層耐磨耐蝕等性能，因此其耐磨耐蝕性能提高。從而延長其服役壽命，減少維護成本。

43、(3)生產(chǎn)效率高、可組裝多個一體化作業(yè)。定位導軌兩端的設計分別采用外螺紋設計和內(nèi)螺紋設計，且保證可相互裝配，確保了單個裝配件組裝完畢后，各組裝件之間可相互連接，多個球芯組裝完畢后可統(tǒng)一進行噴涂作業(yè)，提高了生產(chǎn)效率。

44、(4)組裝便捷、易于拆卸。目前就熱噴涂球芯表面涂層的夾持工裝一般采用點焊接連接方法，在噴涂結束后拆卸困難且較為復雜，需利用其他工具；而本發(fā)明的設計利用定位滾珠進行定位，夾持球芯僅需旋轉頂桿即可，多個工件連接僅需螺紋連接，組裝方便且在噴涂作業(yè)結束后僅需旋轉頂桿進行卸載即可，無需利用任何復雜危險工具，拆卸方便。

45、(5)易于實現(xiàn)自動化和工業(yè)化生產(chǎn)。該發(fā)明可以與自動化設備和生產(chǎn)線完美結合，完全可以實現(xiàn)自動化的涂層制備和質(zhì)量控制。這樣一來，生產(chǎn)效率將得到極大的提升，產(chǎn)品質(zhì)量也將更加穩(wěn)定。這對于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)尤為重要，有助于企業(yè)降低生產(chǎn)成本，同時提高市場競爭力。

46、綜上所述，本發(fā)明所提出的基于熱噴涂制備球芯涂層工藝的一種夾持工裝不僅在理論上具有創(chuàng)新性，而且在實踐中也展現(xiàn)出了巨大的潛力。通過其提高涂層質(zhì)量以及生產(chǎn)效率以及已于實現(xiàn)自動化和工業(yè)化生產(chǎn)的能力，本發(fā)明有望在多個領域內(nèi)獲得應用。