基于夹持机构的活塞头部局部氧化模具组件、氧化方法与流程

本发明涉及活塞氧化技术领域，尤其涉及活塞头部局部氧化模具组件、氧化方法。

背景技术：

活塞阳极氧化是为了解决大功率柴油机特别是燃烧室直接设置在活塞顶部的直喷式柴油机活塞的燃烧室口部容易产生裂纹，尤其对于收口盆式燃烧室的口部更易产生热疲劳裂纹而采用的一种活塞表面处理工艺，通过阳极氧化从而提高活塞的使用寿命。

活塞在氧化时候，通常只需要对活塞头部的局部即靠近活塞顶部的区域进行氧化即可，因此，现有技术多采用硅胶防护套隔离活塞氧化区域和非氧化区域，实现活塞氧化区域与非氧化区域的隔离。

但是这种仅通过硅胶防护进行隔离的方式，存在隔离效果低、安全性差以及氧化区域稳定性差的技术缺陷。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种隔离效果好、安全可靠、活塞氧化稳定性高的基于夹持机构的活塞头部局部氧化模具组件、氧化方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种基于夹持机构的活塞头部局部氧化模具组件，包括上模、下模、活塞夹持装置；所述上模、下模对合形成活塞头部氧化腔，所述活塞头部中的待氧化区域能收容在所述活塞头部氧化腔中；在所述下模上开设有进料口、出料口，所述进料口、出料口均与所述活塞头部氧化腔连通；在所述活塞头部氧化腔、活塞头部中的待氧化区域的边界之间至少设置有一圈密封结构；还包括活塞夹持装置，所述活塞夹持装置用以对活塞中露出所述活塞头部氧化腔的部分进行夹持。

本发明将上模、下模相互对合形成活塞头部氧化腔的结构，从而提供活塞头部氧化点位，并通过密封结构实现了活塞头部的待氧化区域、活塞的非氧化区域之间的密封隔离，有效防止当对活塞头部的待氧化区域进行氧化时，氧化料浸入至活塞的非氧化区域而导致氧化效果差的技术问题。本发明将传统用于限位活塞位置的模具与实现活塞氧化区域隔离的隔离件通过本发明的技术方案结合，实现了氧化、夹持一体化，具有操作便捷、设备集成效果高的技术效果。由于本发明通过活塞夹持装置对活塞中露出活塞头部氧化腔的部分进行夹持，有效避免了活塞在氧化过程中，由于外力作用而导致活塞晃动进而影响其氧化均一性、稳定性的技术缺陷，保证了活塞在氧化过程的始终其位置的牢固效果。

优选地，所述活塞夹持装置包括两组活塞夹持组件，所述两组活塞夹持组件对称设置在所述下模的两端；所述活塞夹持组件包括夹持杆，两组活塞夹持组件中的夹持杆相向运动用以夹持所述活塞中露出所述活塞头部氧化腔的部分。

优选地，在所述下模其顶部的两端分别开设有活塞夹持组件安装槽，所述活塞夹持组件安装在对应的活塞夹持组件安装槽中；

所述活塞夹持组件还包括升降块、弹性件，所述升降块与所述活塞夹持组件安装槽上下滑动配合，弹性件连接在活塞夹持组件安装槽的侧壁与夹持杆之间；所述升降块向下运动能带动所述夹持杆向靠近所述活塞中露出所述活塞头部氧化腔的部分的位置方向运动并致使所述弹性件伸长；所述升降块向上运动致使所述弹性件拉动所述夹持杆复位。

当需要对活塞进行夹持时，本发明通过向下滑动升降块，升降块向下运动带动夹持杆向靠近活塞中露出活塞头部氧化腔的部分的位置方向运动，弹性件伸长运动，两组活塞夹持组件中的两个夹持杆相向运动，直至两个夹持杆共同作用夹持住活塞为止。当需要取出活塞时，本发明通过向上滑动升降块，夹持杆在弹性件回弹作用下，进行复位，进而带动本发明的夹持杆复位，实现活塞的释放。

优选地，所述升降块的底面、所述夹持杆中靠近所述升降块的底面或者与所述升降块的底面接触的一侧面均为倾斜面；所述升降块向下运动致使其底面与所述夹持杆的侧面相贴合并推动所述夹持杆靠近所述活塞中露出所述活塞头部氧化腔的部分的位置方向运动。如此，当升降块下降后，其底面逐渐靠近夹持杆其侧面的倾斜面，升降块的底面的倾斜角度优选与夹持杆其侧面的倾斜面的倾斜角度相同，当升降块的底面与夹持杆其侧面的倾斜面接触后，进一步下降升降块，升降块其底面与夹持杆其侧面之间的接触面积逐渐增大，升降块其底面给予夹持杆其侧面一水平推力，实现夹持杆靠近活塞中露出活塞头部氧化腔的部分的位置方向运动。当升降块上升时，随着升降块其底面与夹持杆其侧面接触面积的减少，夹持杆在弹性件复位的作用下，逐渐复位。

优选地，所述活塞夹持组件安装槽内安装有升降块导向装置，所述升降块导向装置包括丝杆，所述丝杆竖直设置于所述活塞夹持组件安装槽内并与所述活塞夹持组件安装槽的内底壁转动连接；所述升降块与所述丝杆螺纹配合。

本发明通过转动丝杆来实现与其配合的升降块升降运动。由于升降块导向装置的存在，给以本发明的升降块提供上下升降导向作用，保证升降块在竖直方向运动的直线效果。

优选地，所述活塞夹持组件安装槽其底部开设有导轨槽，所述夹持杆的底部与所述导轨槽滑动配合。

在夹持杆的底部设置导轨槽，保证夹持杆受力运动的直线效果，避免其晃动而导致夹持位置不稳。

优选地，所述弹性件包括套筒、弹簧，所述套筒的一端安装在所述活塞夹持组件安装槽的侧壁上，所述套筒的另一端呈水平向所述夹持杆的位置方向延伸；所述弹簧的一端安装在所述套筒中，所述弹簧的另一端与所述夹持杆的倾斜面连接。

将本发明的弹簧与套筒配合，能保证弹簧在伸缩运动过程中的水平效果，防止其波动较大而致使夹持杆晃动。

优选地，在所述活塞头部氧化腔其内侧壁开设有至少一圈第一密封圈安装槽，所述第一密封圈安装在所述安装槽中形成所述密封结构。

优选地，所述上模其底部的中间区域向下凸起，形成凸起结构；所述下模与所述上模对合，致使所述凸起结构与所述进料口、出料口相对，所述上模其底部的外围搭靠在所述下模上，所述上模其底部的内围形成所述第一密封圈安装槽，所述第一密封圈的底部与所述下模之间存在间隙，所述间隙与进料口、出料口、活塞头部氧化腔连通；在所述上模其底部的外围与所述下模之间还设置有第二密封圈。

本发明采用第一密封圈、第二密封圈双层密封，提高活塞头部的氧化区域与活塞的非氧化区域之间的充分隔离。

优选地，所述第一密封圈、第二密封圈均为内部中空的充气式密封圈，所述第一密封圈、第二密封圈之间通过橡胶管连通；在所述第一密封圈或第二密封圈上开设有气孔。

由于第一密封圈、第二密封圈之间形成连通的结构，操作时候只要对其中的一个第一密封圈进行充气，即可实现第一密封圈、第二密封圈的同时鼓起，提供密封作用。

本发明还公开一种采用上述的基于夹持机构的活塞头部局部氧化模具组件进行活塞头部局部氧化的方法，包括以下步骤：

步骤一、将上模、下模对合，保证上模在上，形成活塞头部氧化腔。

步骤二、将活塞头部朝下放置活塞头部氧化腔中，并保证活塞头部中待氧化的区域落入至活塞头部氧化腔中。

步骤三、通过活塞夹持装置对活塞中露出活塞头部氧化腔的部分进行夹持。

步骤四、将活塞接上阳极、进料口接上阴极。

步骤五、打开硫酸料阀门，将硫酸料通过进料口注入至活塞头部氧化腔中。

步骤六、接通电源，进入氧化过程。

步骤七、氧化结束，排除活塞头部氧化腔内部的硫酸料。

步骤八、断开电源，活塞夹持装置复位，取出活塞，完成氧化工艺。

优选地，在对所述模具进行注入硫酸料前，将模具进行倾斜处理，保证进料口高于出料口；在排除活塞头部氧化腔内部硫酸料后，将模具复位。

优选地，所述硫酸料包括560-640g/l的硫酸、2-8g/l的硫酸铝，溶剂为水。

优选地，所述氧化的电流为16a、电压为55v、氧化时间为50s。

优选地，在步骤七、步骤八之间还存在水洗工艺，先进行热水洗，再进行冷水洗；热水洗时间为12s、冷水洗时间为12s。

本发明的优点在于：(1)本发明将上模、下模相互对合形成活塞头部氧化腔的结构，从而提供活塞头部氧化点位，并通过密封结构实现了活塞头部的待氧化区域、活塞的非氧化区域之间的密封隔离，有效防止当对活塞头部的待氧化区域进行氧化时，氧化料浸入至活塞的非氧化区域而导致氧化效果差的技术问题。(2)本发明将传统用于限位活塞位置的模具与实现活塞氧化区域隔离的隔离件通过本发明的技术方案结合，实现了氧化、夹持一体化，具有操作便捷、设备集成效果高的技术效果。(3)由于本发明通过活塞夹持装置对活塞中露出活塞头部氧化腔的部分进行夹持，有效避免了活塞在氧化过程中，由于外力作用而导致活塞晃动进而影响其氧化均一性、稳定性的技术缺陷，保证了活塞在氧化过程的始终其位置的牢固效果。

附图说明

图1为本发明实施例中的基于夹持机构的活塞头部局部氧化模具组件的结构示意图。

图2为本发明中图1的a部分的局部放大图。

图3为本发明中图1的b部分的局部放大图。

图4为本发明中活塞夹持组件的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

如图1所示，本实施例公开一种基于夹持机构的活塞头部局部氧化模具组件，包括上模11、下模12、活塞夹持装置3。上模11、下模12对合形成活塞头部氧化腔13，活塞能收容在活塞头部氧化腔13中。在下模12上开设有进料口121、出料口122，进料口121、出料口122均与活塞头部氧化腔13连通。在活塞头部氧化腔13、活塞头部中的待氧化区域的边界之间至少设置有一圈密封结构。活塞夹持装置3用以对活塞中露出所述活塞头部氧化腔13的部分进行夹持。

本发明通过包括以下步骤实现活塞的氧化处理：

步骤一、将上模11、下模12对合，形成整体模具；保证上模11在上，形成活塞头部氧化腔13。

步骤二、将活塞9头部朝下放置活塞头部氧化腔13中，并保证活塞头部中待氧化的区域落入至活塞头部氧化腔13中。

步骤三、通过活塞夹持装置3对活塞中露出活塞头部氧化腔13的部分进行夹持。

步骤四、将活塞接上阳极、进料口121或者活塞头部氧化腔13接上阴极。

步骤五、打开硫酸料阀门，将硫酸料通过进料口121注入至活塞头部氧化腔13中。

步骤六、接通电源，进入氧化过程。

步骤七、氧化结束，排除活塞头部氧化腔13内部的硫酸料。

步骤八、断开电源，活塞夹持装置3复位，取出活塞，完成氧化工艺。

本发明将上模11、下模12相互对合形成活塞头部氧化腔13的结构，具体可以在上模11、下模12上开设位置对应的螺纹孔，通过螺栓旋入至对应的螺纹孔中，实现上模11、下模12对合的紧固，从而提供活塞头部氧化点位，并通过密封结构实现了活塞头部的待氧化区域、活塞的非氧化区域之间的密封隔离，有效防止当对活塞头部的待氧化区域进行氧化时，氧化料浸入至活塞的非氧化区域而导致氧化效果差的技术问题。本发明将传统用于限位活塞位置的模具与实现活塞氧化区域隔离的隔离件通过本发明的技术方案结合，实现了氧化、夹持一体化，具有操作便捷、设备集成效果高的技术效果。由于本发明通过活塞夹持装置3对活塞中露出活塞头部氧化腔13的部分进行夹持，有效避免了活塞在氧化过程中，由于外力作用而导致活塞晃动进而影响其氧化均一性、稳定性的技术缺陷，保证了活塞在氧化过程的始终其位置的牢固效果。

如图1所示，优选地，活塞夹持装置3包括两组活塞夹持组件，两组活塞夹持组件对称设置在下模12的两端。在下模12其顶部的两端分别开设有活塞夹持组件安装槽1241，活塞夹持组件安装在对应的活塞夹持组件安装槽1241中。

如图1-3所示，具体地，活塞夹持组件包括夹持杆311、升降块312、弹性件313，升降块312与活塞夹持组件安装槽1241上下移动配合，弹性件313连接在活塞夹持组件安装槽1241的侧壁与夹持杆311之间，升降块312向下运动能带动夹持杆311向靠近活塞中露出活塞头部氧化腔13的部分的位置方向运动并致使弹性件313伸长；升降块312向上运动致使弹性件313拉动夹持杆311复位。

当需要对活塞进行夹持时，本发明通过向下移动升降块312，升降块312向下运动带动夹持杆311向靠近活塞中露出活塞头部氧化腔13的部分的位置方向运动，弹性件313伸长运动，两组活塞夹持组件中的两个夹持杆311相向运动，直至两个夹持杆311共同作用夹持住活塞为止。当需要取出活塞时，本发明通过向上移动升降块312，夹持杆311在弹性件313回弹作用下，进行复位，进而带动本发明的夹持杆311复位，实现活塞的释放。

如图4所示，优选地，本实施例的升降块312的底面、夹持杆311中靠近升降块312的底面或者与升降块312的底面接触的一侧面均为倾斜面。升降块312向下运动致使其底面与夹持杆311的侧面相贴合并推动夹持杆311靠近活塞中露出活塞头部氧化腔13的部分的位置方向运动。

如此，当升降块312下降后，其底面逐渐靠近夹持杆311其侧面的倾斜面，升降块312的底面的倾斜角度优选与夹持杆311其侧面的倾斜面的倾斜角度相同，当升降块312的底面与夹持杆311其侧面的倾斜面接触后，进一步下降升降块312，升降块312其底面给予夹持杆311其侧面一水平推力，实现夹持杆311靠近活塞中露出活塞头部氧化腔13的部分的位置方向运动。当升降块312上升时，夹持杆311在弹性件313复位的作用下，逐渐复位。

本发明通过升降升降块312即可实现夹持杆311水平运动，将上下方向的竖直运动转变成水平运动，实现夹持杆311的夹持或者释放；并能通过弹性件313的设置，实现夹持杆311的自动复位，进而提高了夹持操作的可控性、便捷性。相比采用在下模12的两端上开设水平螺纹孔，在水平螺纹孔拧入螺杆，通过螺杆来夹持活塞的方式，本发明的夹持装置的结构更加能充分利用下模12的空间体积，实现夹持装置在空间层面上的集成，不需要开设贯通下模12的螺纹孔，进一步提高设备集成的便捷效果。另外，采用螺纹转动的方式，螺杆作用在活塞上，会与活塞产生转动摩擦，造成活塞表面的损伤。

如图2、4所示，进一步，活塞夹持组件安装槽1241内安装有升降块导向装置，升降块导向装置包括丝杆314，丝杆314竖直设置于活塞夹持组件安装槽1241内并与活塞夹持组件安装槽1241的内底壁通过轴承(图中未标出)转动连接。升降块312与丝杆314螺纹配合。为了提高升降块312在丝杆314中运动的平稳性，可以在活塞夹持组件安装槽1241内竖直设置导轨，该导轨与丝杆314平行且与升降块312滑动配合。

本发明通过转动丝杆314来实现与其配合的升降块312升降运动。由于升降块导向装置的存在，给以本发明的升降块312提供上下升降导向作用，保证升降块312在竖直方向运动的直线效果。

如图2、4所示，进一步，活塞夹持组件安装槽1241其底部开设有导轨槽12411，夹持杆311的底部与导轨槽12411滑动配合。

在夹持杆311的底部设置导轨槽12411，保证夹持杆311受力运动的直线效果，避免其晃动而导致夹持位置不稳。

如图2、4所示，进一步，弹性件313包括套筒3131、弹簧3132，套筒3131的一端安装在活塞夹持组件安装槽1241的侧壁上，套筒3131的另一端呈水平向夹持杆311的位置方向延伸。弹簧3132的一端安装在套筒3131中，弹簧3132的另一端与夹持杆311的倾斜面连接。

将本发明的弹簧3132与套筒3131配合，能保证弹簧3132在伸缩运动过程中的水平效果，防止其波动较大而致使夹持杆311晃动。

如图1、3所示，优选地，在活塞头部氧化腔13其内侧壁开设有至少一圈第一密封圈安装槽(图中未标出)，第一密封圈21安装在安装槽中形成密封结构。上模11其底部的中间区域向下凸起，形成凸起结构1131。下模12对合上模11，致使凸起结构1131与进料口121、出料口122相对，上模11其底部的外围1132搭靠在下模12上，上模11其底部的内围1133形成第一密封圈安装槽，第一密封圈21的底部与下模12之间存在间隙14，间隙14与进料口121、出料口122、活塞头部氧化腔13连通。在上模11其底部的外围1132与下模12之间还设置有第二密封圈22。各个密封圈可以粘合在对应的安装槽中或者嵌入在对应的安装槽中。

流体能通过进料口121进入至间隙14，再流入至活塞头部氧化腔13中，再通过间隙14从出料口122流出。

本发明采用第一密封圈21、第二密封圈22双层密封，提高活塞头部的氧化区域与活塞的非氧化区域之间的充分隔离。

如图1-3所示，进一步，第一密封圈21、第二密封圈22均为内部中空的充气式密封圈，第一密封圈21、第二密封圈22之间通过橡胶管(图中未画出)连通。在第一密封圈21或第二密封圈22上开设有气孔，气孔通过气孔盖实现密封。第一密封圈21、第二密封圈22也可以是现有技术的o型圈，材质为聚四氟乙烯或者聚氯乙烯。

由于第一密封圈21、第二密封圈22之间形成连通的结构，操作时候只要对其中的一个密封圈进行充气，即可实现第一密封圈21、第二密封圈22的同时鼓起，提供密封作用。第一密封圈21的存在也使得活塞9与活塞头部氧化腔13之间不产生接触，进一步防止短路现象的出现。

优选地，在步骤五之前，对模具内部进行抽气，使得活塞头部氧化腔13形成负压，便于后续硫酸料的注入。

优选地，在对模具内部进行抽气之前，将模具进行倾斜处理，保证进料口121高于出料口122。在排除活塞头部氧化腔13内部硫酸料后，将模具复位。如此，能方便流体在模具内部的流通。

优选地，本发明采用硅针或者钛针或者电镀液极板来与电源阴极导通，优选地，阴极与地线连接。当然，其他现有技术的导体材料作为阴极也应该在本发明的保护范围内。具体可以通过粘合、嵌入、锚固或者螺纹连接等现有技术的方式固定在进料口处并伸入至活塞头部氧化腔13中或者活塞头部氧化腔13的内壁。

进一步，硅针或者钛针或者电镀液极板通过陶瓷胶胶合在进料口或者活塞头部氧化腔13的内侧壁上，将硅针或者钛针或者电镀液极板与下模12绝缘，且需要保证硅针或者钛针或者电镀液极板不与活塞9接触。在活塞9头部与活塞头部氧化腔13的内底壁之间支撑有绝缘垫(图中未标出)。

进一步，在夹持杆311向靠近活塞中露出活塞头部氧化腔13的部分的一端的端部包裹或者涂覆有绝缘层。

优选地，上模11、下模12、活塞夹持装置3的材质均为绝缘材料或者其表面涂覆有绝缘层。本发明中的所述绝缘垫、绝缘层的材质优选为聚四氟乙烯或者聚氯乙烯，其他现有技术的绝缘耐腐蚀材料也应该在本发明的保护范围内。

优选地，步骤七、氧化结束，可以通过向活塞头部氧化腔13充入气流，来排除活塞头部氧化腔13内部的硫酸料。

优选地，硫酸料包括560-640g/l的硫酸、2-8g/l的硫酸铝，溶剂为水。

优选地，氧化的电流为16a、电压为55v、氧化时间为50s。

优选地，在步骤七、步骤八之间还存在水洗工艺，先进行热水洗，再进行冷水洗。热水洗时间为12s、冷水洗时间为12s。

需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。