霍尼韋爾環(huán)境自控產(chǎn)品全球研發(fā)中心 (天津 300457) 張瑋 劉毅

調(diào)節(jié)閥閥體鉆孔及攻螺紋的專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)

霍尼韋爾環(huán)境自控產(chǎn)品全球研發(fā)中心 (天津 300457) 張瑋 劉毅

1.問(wèn)題的提出

調(diào)節(jié)閥在工業(yè)部門(mén)被稱(chēng)為生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的“手腳”，是組成工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。調(diào)節(jié)閥可以用來(lái)控制流體介質(zhì)的流量、壓力、溫度、液位等，在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中必不可少。隨著國(guó)家節(jié)能減排等政策的出臺(tái)，調(diào)節(jié)閥的產(chǎn)出量更是逐年增加。為了適應(yīng)市場(chǎng)需求，對(duì)于調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品中各個(gè)零件在加工生產(chǎn)過(guò)程中的工藝改進(jìn)問(wèn)題也變得越來(lái)越緊要。

按照與管道聯(lián)接的直徑不同，調(diào)節(jié)閥的公稱(chēng)通徑有DN15、DN20、 DN25、 DN40、 DN50、DN65、 DN80、 DN100、 DN150、DN200、DN250、DN300等十幾個(gè)規(guī)格。每個(gè)規(guī)格的調(diào)節(jié)閥閥體的尺寸逐步遞增。如圖1所示，閥體是調(diào)節(jié)閥的核心零件，關(guān)系著調(diào)節(jié)閥整機(jī)的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)，因此，保證閥體的加工精度至關(guān)重要。

如圖2所示，閥體中法蘭部分需要加工出若干螺紋孔，而螺紋孔的加工精度也要求較高。通常的加工方法是:先在閥體中法蘭平面上面劃線，再將閥體平放，夾緊，使用搖臂鉆孔，攻螺紋。雖然使用這種工藝方法可以將螺紋孔加工成形，但是存在以下問(wèn)題。

(1)由于調(diào)節(jié)閥閥體為鑄造毛坯加工成形，在閥體下部雖然是設(shè)計(jì)有平臺(tái)的，但是鑄造表面并不平整。在搖臂鉆打孔的時(shí)候不容易夾緊，切削力過(guò)大的情況下可能存在偏移的隱患。

圖1 調(diào)節(jié)閥整機(jī)圖

(2)通過(guò)劃線確定位置再打孔的加工方式不但會(huì)影響工件的加工效率，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且也不容易保證工件的位置度要求。

圖2 調(diào)節(jié)閥閥體

(3)對(duì)于像DN50口徑以下的小口徑調(diào)節(jié)閥閥體，使用普通的搖臂鉆進(jìn)行機(jī)械加工，勢(shì)必是一種“大馬拉小車(chē)”的情況，嚴(yán)重影響工作效率。

2.專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)與制作

在工作中，筆者對(duì)調(diào)節(jié)閥閥體中法蘭螺紋孔的加工工藝進(jìn)行了大量研究，翻閱了許多技術(shù)資料，決心設(shè)計(jì)和制造出一套加工調(diào)節(jié)閥閥體螺紋孔的專(zhuān)用夾具，對(duì)加工工藝進(jìn)行改進(jìn)。設(shè)計(jì)思路是將問(wèn)題逐個(gè)分析解決，逐個(gè)擊破。

(1)V形架的設(shè)計(jì)和制造 對(duì)于閥體不容易夾緊、存在偏移易患的問(wèn)題，必須設(shè)計(jì)出專(zhuān)用夾具來(lái)對(duì)閥體進(jìn)行固定。經(jīng)過(guò)觀察，將檢驗(yàn)工作中常用的“V形鐵”加以改造，放大、移植，做出兩個(gè)V形架。兩個(gè)V形架分別支撐在閥體兩側(cè)的端法蘭上，如圖3所示。在V形底面上銑削出小平面，像燕尾槽倒置一樣。在槽面上銑削出橢圓槽，用螺絲固定在平面上，并能平行移動(dòng)，可以調(diào)節(jié)閥尺寸。V形架的底面比閥體下面的平臺(tái)底面略高。這樣閥體可以被擺放平，并且牢牢夾緊，消除了偏移的隱患。

圖3 V形架示意圖

(2)中法蘭鉆模的設(shè)計(jì)和制造 對(duì)于難以保證工件位置度的問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)和制造出專(zhuān)用鉆模。專(zhuān)用鉆?？梢杂行ПＷC加工精度滿(mǎn)足圖樣要求。①專(zhuān)用鉆模的外圓需要與閥體中法蘭的外圓尺寸一致，選取閥體內(nèi)的止口作為定位基準(zhǔn)，方便定位。②專(zhuān)用鉆模的鉆套尺寸和位置也按照各個(gè)規(guī)格閥體的尺寸和位置進(jìn)行選取 (每個(gè)規(guī)格均有獨(dú)立的中法蘭鉆模)。③采用壓板固定。如圖4所示，專(zhuān)用鉆模固定在閥體中法蘭上，先用鉆頭鉆出螺紋底孔，再進(jìn)行攻螺紋。另外，使用專(zhuān)用鉆模以后，加工效率也得以大幅提高，原先劃線的工時(shí)得以省去，勞動(dòng)強(qiáng)度也得以下降。

圖4 中法蘭鉆模示意圖

(3)臺(tái)鉆專(zhuān)用鉆模夾具的設(shè)計(jì)和制造 對(duì)于小口徑調(diào)節(jié)閥閥體加工效率低的問(wèn)題，可以考慮使用普通臺(tái)鉆進(jìn)行加工。如果可以使用普通臺(tái)鉆加工部分小口徑的調(diào)節(jié)閥閥體，生產(chǎn)效率必然大大提高，而且也比較節(jié)省體力?？紤]到小口徑的調(diào)節(jié)閥閥體同樣存在下部平臺(tái)不平整的問(wèn)題，以及中法蘭位置度不易保證的問(wèn)題，也需要架上V形架并使用中法蘭鉆模。另外，由于閥體中法蘭尺寸偏小，普通壓板無(wú)法滿(mǎn)足 (普通壓板會(huì)把螺紋孔擋住)需要，而過(guò)細(xì)的壓板又有可能因壓緊力不夠無(wú)法平穩(wěn)夾緊閥體。經(jīng)過(guò)思考，選擇了使用四螺桿固定的方式。如圖5所示，使用兩組4個(gè)螺桿來(lái)固定閥體，既不會(huì)擋住螺紋孔，又能提供足夠的壓緊力。在解決了V形架平行移動(dòng)和閥體法蘭左右固定的問(wèn)題后，其前后擺動(dòng)又出現(xiàn)了，這樣鉆孔時(shí)會(huì)有斜孔出現(xiàn)。為了解決這一問(wèn)題，在工作平板面做了兩個(gè)相似于千斤頂?shù)穆輻U，而使兩端平行，再用一個(gè)平板找正平面，保證在鉆孔及攻螺紋時(shí)不再傾斜。

圖5 臺(tái)鉆用專(zhuān)用夾具

通過(guò)使用該套臺(tái)鉆用專(zhuān)用夾具，在對(duì)小口徑調(diào)節(jié)閥閥體鉆孔和攻螺紋的時(shí)候，已經(jīng)由普通的臺(tái)鉆代替了體積龐大的搖臂鉆，解決了“大馬拉小車(chē)”的情況，極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.結(jié)語(yǔ)

新的專(zhuān)用夾具由V形架、中法蘭鉆模、臺(tái)鉆專(zhuān)用夾具等組成，簡(jiǎn)潔、實(shí)用、操作方便，不但可以保證圖樣尺寸中的各種尺寸公差和形位公差，而且還極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。新的加工工藝方法推行以后，對(duì)適應(yīng)當(dāng)前市場(chǎng)需求大有裨益。

20140110)