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

閥門(mén)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(mén)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(biāo)準(zhǔn)中雖沒(méi)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(duì)左、右兩5°閥座孔的距離尺寸公差有較高精度要求，沒(méi)有提出閥座孔對(duì)中法蘭中心的對(duì)稱度要求（見(jiàn)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(duì)中法蘭中心的對(duì)稱度高，閘板裝配會(huì)很方便快捷、密封性好，并可能實(shí)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(diǎn)：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(méi)有高要求的。②由于分兩次分中，左、右法蘭厚度會(huì)不均勻。③左、右閥座孔的距離尺寸公差較難測(cè)量，兩閥座圈對(duì)中法蘭中心的對(duì)稱度很難保證，因此圖樣中一般不會(huì)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(zhǔn)多次變換且不統(tǒng)一，加工精度低，耗費(fèi)工時(shí)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。

2. 改進(jìn)后的工藝安排

經(jīng)過(guò)反復(fù)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)，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(chē)床上，很好地解決了現(xiàn)行楔式閘閥閥體加工的不足。

改進(jìn)工藝為：①數(shù)控銑削，錐銷(xiāo)對(duì)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(zhǎng)對(duì)角兩孔（見(jiàn)圖1中M、N孔）直徑控制尺寸精度達(dá)+0.05+0mm，兩孔中心距尺寸精度控制為±0.1mm。②數(shù)控車(chē)削，以工序①加工的中法蘭及其長(zhǎng)對(duì)角兩孔實(shí)現(xiàn)一面雙銷(xiāo)定位，先粗、精車(chē)兩左、右法蘭及密封水線，再粗、精車(chē)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(chē)好的閥座。⑤研磨密封面。

3. 球面定位工裝設(shè)計(jì)

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

1）C－C剖視中，工件通過(guò)墊塊和工件定位銷(xiāo)組成的一面雙銷(xiāo)定位在球臺(tái)上。

2）B－B剖視中，球臺(tái)通過(guò)半徑為SR的球面定位在球窩中。

3）B－B剖視中，球窩和機(jī)床接盤(pán)通過(guò)螺釘組成車(chē)削角盤(pán)，整個(gè)角盤(pán)通過(guò)機(jī)床接盤(pán)中的定位孔A和車(chē)床主軸定位聯(lián)接。

4）B－B剖視中，在組裝角盤(pán)時(shí)必須保證SR球面的中心在機(jī)床接盤(pán)的定位孔中心線（車(chē)床主軸）A上，這可通過(guò)三坐標(biāo)精準(zhǔn)測(cè)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(xiāo)的位置保證安裝在角盤(pán)上工件的中心線與車(chē)床主軸A重合，均通過(guò)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(gè)平動(dòng)自由度，另設(shè)計(jì)兩對(duì)對(duì)角布置的球臺(tái)定位，限定三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。車(chē)削左、右兩法蘭端面時(shí)用0°定位，球臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°，車(chē)削另一側(cè)法蘭端面，圖B－B剖視就是0°位置；車(chē)削左、右兩閥座孔時(shí)，用5°定位，球臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°，車(chē)削另一側(cè)閥座孔，圖B－B剖視中的球臺(tái)繞SR球心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)5°后的位置如圖3所示，此時(shí)閥座孔軸線與車(chē)床主軸A同軸。

7）俯視圖和C－C剖視中，球臺(tái)定位銷(xiāo)分別有0°和5°定位時(shí)兩種不同長(zhǎng)度的定位銷(xiāo)各兩支，在0°定位時(shí)，5°定位銷(xiāo)取下；在5°定位時(shí)，0°定位銷(xiāo)取下。為了防止加工中定位銷(xiāo)脫落，由定位銷(xiāo)鎖釘將其固緊在定位導(dǎo)塊上。為了防止過(guò)定位，兩個(gè)定位銷(xiāo)均為削邊銷(xiāo)，削邊方向一個(gè)水平，一個(gè)垂直，在鉆、鉸每對(duì)定位銷(xiāo)的這個(gè)孔時(shí)就要考慮到，工作時(shí)由定位銷(xiāo)鎖釘控制其方向，但無(wú)需對(duì)應(yīng)于球臺(tái)定位孔。

8）D－D剖視中，夾緊裝置為壓緊塊通過(guò)旋轉(zhuǎn)夾緊絲杠實(shí)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(shí)的擺動(dòng)（0°和5°定位時(shí)夾緊分別見(jiàn)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(guò)活節(jié)螺栓夾緊，并方便裝拆工件。

10）B－B剖視中，整個(gè)車(chē)削角盤(pán)工裝配平衡塊以減少車(chē)削時(shí)的偏心。

11）B－B、C－C剖視中，為防止裝拆工件時(shí)球臺(tái)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(tái)防脫溝槽中的頭部直徑要比后者的溝槽寬度小一些，長(zhǎng)度也不壓緊溝槽底部，這樣防脫螺釘不會(huì)干涉球臺(tái)的5°轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖3 5°定位加工閥座孔

圖4 球臺(tái)

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

13）本工裝的關(guān)鍵零件球臺(tái)如圖4所示。

4. 結(jié)語(yǔ)

本工裝利用球面定位特點(diǎn)，一次裝夾，能實(shí)現(xiàn)楔式閘閥的左、右兩閥座孔和法蘭一體化加工，更精準(zhǔn)保證兩閥座孔對(duì)中法蘭中心的對(duì)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(shí)現(xiàn)系列化楔式閘閥的閥體加工，同時(shí)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。