楔式閘閥閥體閥座孔和法蘭一體加工工裝的設(shè)計

■ 江蘇萬恒鑄業(yè)有限公司 （江蘇鹽城 224500） 黃成元 史海洲

閥門的用途極廣，是不可缺少的工業(yè)管路附件和設(shè)備之一。閘閥是其中最為常用的一種，在閥門總量中占比超40%，是一般主支管道的首選閥種。楔式閘閥的閥體密封面大多采用堆焊密封面的閥座和閥體焊接連接的形式。

圖1 閥座孔

1. 現(xiàn)行閥體閥座孔加工的不足

中外各標準中雖沒有明確規(guī)定，但楔式閘閥的單邊楔角一般以5°為多，這種閘閥的閥體圖樣中往往只對左、右兩5°閥座孔的距離尺寸公差有較高精度要求，沒有提出閥座孔對中法蘭中心的對稱度要求（見圖1），因此和閘板裝配都是單配，不能互換，生產(chǎn)效率低。

如果閥座孔對中法蘭中心的對稱度高，閘板裝配會很方便快捷、密封性好，并可能實現(xiàn)高互換性，而現(xiàn)行的往往都是閥體和閘板單配。這是由現(xiàn)行的閥體加工工藝決定的：先加工左、右法蘭，然后加5°工裝，分別以左、右法蘭定位，分兩次裝夾加工右、左閥座孔。其工藝不足點：①先要提高左、右兩法蘭的尺寸精度和同軸度，這在圖樣中是沒有高要求的。②由于分兩次分中，左、右法蘭厚度會不均勻。③左、右閥座孔的距離尺寸公差較難測量，兩閥座圈對中法蘭中心的對稱度很難保證，因此圖樣中一般不會提出，而靠閘板單配保證密封。④左、右法蘭和左、右閥座孔分4道工序加工，裝夾4次，基準多次變換且不統(tǒng)一，加工精度低，耗費工時，工人勞動強度大。

2. 改進后的工藝安排

經(jīng)過反復(fù)設(shè)計、試驗，制造出系列楔式閘閥閥體左、右閥座孔和法蘭一體加工的球面定位工裝，安裝在臥式數(shù)控車床上，很好地解決了現(xiàn)行楔式閘閥閥體加工的不足。

改進工藝為：①數(shù)控銑削，錐銷對頂兩流量孔定位，左、右兩法蘭背面（并參考導(dǎo)向筋）分中，粗、精銑削中法蘭，鉆中法蘭螺栓孔，其中長對角兩孔（見圖1中M、N孔）直徑控制尺寸精度達+0.05+0mm，兩孔中心距尺寸精度控制為±0.1mm。②數(shù)控車削，以工序①加工的中法蘭及其長對角兩孔實現(xiàn)一面雙銷定位，先粗、精車兩左、右法蘭及密封水線，再粗、精車兩閥座孔。③鉆削，鉆左、右法蘭各螺栓孔，背锪左、右法蘭和中法蘭各螺栓孔。④焊接，焊接已堆焊并精車好的閥座。⑤研磨密封面。

3. 球面定位工裝設(shè)計

球面定位工裝如圖2所示。在上述工序②數(shù)控車削中，球面定位工裝保證該工序一次定位裝夾，分4個工位加工左、右兩閥座孔和法蘭，其工裝設(shè)計原理如下所述。

1）C－C剖視中，工件通過墊塊和工件定位銷組成的一面雙銷定位在球臺上。

2）B－B剖視中，球臺通過半徑為SR的球面定位在球窩中。

3）B－B剖視中，球窩和機床接盤通過螺釘組成車削角盤，整個角盤通過機床接盤中的定位孔A和車床主軸定位聯(lián)接。

4）B－B剖視中，在組裝角盤時必須保證SR球面的中心在機床接盤的定位孔中心線（車床主軸）A上，這可通過三坐標精準測量，此為整套工裝的核心。

5）B－B、C－C剖視中，墊塊的厚度和工件定位銷的位置保證安裝在角盤上工件的中心線與車床主軸A重合，均通過SR定位球面的中心。

6）左下角俯視圖中，SR球面定位限定了三個平動自由度，另設(shè)計兩對對角布置的球臺定位，限定三個轉(zhuǎn)動自由度。車削左、右兩法蘭端面時用0°定位，球臺旋轉(zhuǎn)180°，車削另一側(cè)法蘭端面，圖B－B剖視就是0°位置；車削左、右兩閥座孔時，用5°定位，球臺旋轉(zhuǎn)180°，車削另一側(cè)閥座孔，圖B－B剖視中的球臺繞SR球心順時針旋轉(zhuǎn)5°后的位置如圖3所示，此時閥座孔軸線與車床主軸A同軸。

7）俯視圖和C－C剖視中，球臺定位銷分別有0°和5°定位時兩種不同長度的定位銷各兩支，在0°定位時，5°定位銷取下；在5°定位時，0°定位銷取下。為了防止加工中定位銷脫落，由定位銷鎖釘將其固緊在定位導(dǎo)塊上。為了防止過定位，兩個定位銷均為削邊銷，削邊方向一個水平，一個垂直，在鉆、鉸每對定位銷的這個孔時就要考慮到，工作時由定位銷鎖釘控制其方向，但無需對應(yīng)于球臺定位孔。

8）D－D剖視中，夾緊裝置為壓緊塊通過旋轉(zhuǎn)夾緊絲杠實現(xiàn)，夾緊絲杠和壓緊塊的力作用面為球面，方便壓緊塊夾緊時的擺動（0°和5°定位時夾緊分別見圖2和圖3的B－B剖視圖）。

9）D－D剖視中，與夾緊絲杠配合的Tr螺紋副布置在壓板上，壓板一端和壓板鉸支座鉸接，另一端托在壓板墊支座上，兩者通過活節(jié)螺栓夾緊，并方便裝拆工件。

10）B－B剖視中，整個車削角盤工裝配平衡塊以減少車削時的偏心。

11）B－B、C－C剖視中，為防止裝拆工件時球臺意外脫落，增設(shè)了防脫組件。防脫組件的防脫螺釘伸到球臺防脫溝槽中的頭部直徑要比后者的溝槽寬度小一些，長度也不壓緊溝槽底部，這樣防脫螺釘不會干涉球臺的5°轉(zhuǎn)動。

圖3 5°定位加工閥座孔

圖4 球臺

12）B－B、C－C剖視中，配不同的墊塊和工件定位銷，可以分段實現(xiàn)系列化楔式閥體的左、右閥座孔和法蘭一體化在一個工裝中加工，減少了工裝的設(shè)計和制造。

13）本工裝的關(guān)鍵零件球臺如圖4所示。

4. 結(jié)語

本工裝利用球面定位特點，一次裝夾，能實現(xiàn)楔式閘閥的左、右兩閥座孔和法蘭一體化加工，更精準保證兩閥座孔對中法蘭中心的對稱度及其相關(guān)的尺寸公差，為閥體和閘板高互換性裝配提供了技術(shù)保證，并能分段實現(xiàn)系列化楔式閘閥的閥體加工，同時5°定位也可根據(jù)楔式閘閥的閥座孔角度制成2°52′、3°30′、8°和10°等定位。