調(diào)節(jié)閥閥體鉆孔及攻螺紋的專用夾具設計

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用夾具設計

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.問題的提出

調(diào)節(jié)閥在工業(yè)部門被稱為生產(chǎn)過程自動化的“手腳”，是組成工業(yè)自動化系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。調(diào)節(jié)閥可以用來控制流體介質(zhì)的流量、壓力、溫度、液位等，在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中必不可少。隨著國家節(jié)能減排等政策的出臺，調(diào)節(jié)閥的產(chǎn)出量更是逐年增加。為了適應市場需求，對于調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品中各個零件在加工生產(chǎn)過程中的工藝改進問題也變得越來越緊要。

按照與管道聯(lián)接的直徑不同，調(diào)節(jié)閥的公稱通徑有DN15、DN20、 DN25、 DN40、 DN50、DN65、 DN80、 DN100、 DN150、DN200、DN250、DN300等十幾個規(guī)格。每個規(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)閥整機的各項質(zhì)量指標，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計有平臺的，但是鑄造表面并不平整。在搖臂鉆打孔的時候不容易夾緊，切削力過大的情況下可能存在偏移的隱患。

圖1 調(diào)節(jié)閥整機圖

(2)通過劃線確定位置再打孔的加工方式不但會影響工件的加工效率，費時費力，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行機械加工，勢必是一種“大馬拉小車”的情況，嚴重影響工作效率。

2.專用夾具的設計與制作

在工作中，筆者對調(diào)節(jié)閥閥體中法蘭螺紋孔的加工工藝進行了大量研究，翻閱了許多技術(shù)資料，決心設計和制造出一套加工調(diào)節(jié)閥閥體螺紋孔的專用夾具，對加工工藝進行改進。設計思路是將問題逐個分析解決，逐個擊破。

(1)V形架的設計和制造 對于閥體不容易夾緊、存在偏移易患的問題，必須設計出專用夾具來對閥體進行固定。經(jīng)過觀察，將檢驗工作中常用的“V形鐵”加以改造，放大、移植，做出兩個V形架。兩個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，可以調(diào)節(jié)閥尺寸。V形架的底面比閥體下面的平臺底面略高。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)中法蘭鉆模的設計和制造 對于難以保證工件位置度的問題，需要設計和制造出專用鉆模。專用鉆?？梢杂行ПＷC加工精度滿足圖樣要求。①專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，方便定位。②專用鉆模的鉆套尺寸和位置也按照各個規(guī)格閥體的尺寸和位置進行選取 (每個規(guī)格均有獨立的中法蘭鉆模)。③采用壓板固定。如圖4所示，專用鉆模固定在閥體中法蘭上，先用鉆頭鉆出螺紋底孔，再進行攻螺紋。另外，使用專用鉆模以后，加工效率也得以大幅提高，原先劃線的工時得以省去，勞動強度也得以下降。

圖4 中法蘭鉆模示意圖

(3)臺鉆專用鉆模夾具的設計和制造 對于小口徑調(diào)節(jié)閥閥體加工效率低的問題，可以考慮使用普通臺鉆進行加工。如果可以使用普通臺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。考慮到小口徑的調(diào)節(jié)閥閥體同樣存在下部平臺不平整的問題，以及中法蘭位置度不易保證的問題，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，普通壓板無法滿足 (普通壓板會把螺紋孔擋住)需要，而過細的壓板又有可能因壓緊力不夠無法平穩(wěn)夾緊閥體。經(jīng)過思考，選擇了使用四螺桿固定的方式。如圖5所示，使用兩組4個螺桿來固定閥體，既不會擋住螺紋孔，又能提供足夠的壓緊力。在解決了V形架平行移動和閥體法蘭左右固定的問題后，其前后擺動又出現(xiàn)了，這樣鉆孔時會有斜孔出現(xiàn)。為了解決這一問題，在工作平板面做了兩個相似于千斤頂?shù)穆輻U，而使兩端平行，再用一個平板找正平面，保證在鉆孔及攻螺紋時不再傾斜。

圖5 臺鉆用專用夾具

通過使用該套臺鉆用專用夾具，在對小口徑調(diào)節(jié)閥閥體鉆孔和攻螺紋的時候，已經(jīng)由普通的臺鉆代替了體積龐大的搖臂鉆，解決了“大馬拉小車”的情況，極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強度。

3.結(jié)語

新的專用夾具由V形架、中法蘭鉆模、臺鉆專用夾具等組成，簡潔、實用、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，降低了勞動強度。新的加工工藝方法推行以后，對適應當前市場需求大有裨益。

20140110)