高壓閥殼加工工藝設計*

楊繼寧, 蘇建民, 徐建平

(寧夏共享精密加工有限公司，寧夏 銀川 750021)

0 引 言

閥類零部件在蒸汽輪機上運用的非常廣泛，是蒸汽輪機正常運作的一個必不可少的部件，閥的基本結構和精度直接影響著整個蒸汽機的功率。所以，閥殼的加工工藝的合理性，可行性，先進性直接影響著整個蒸汽輪機的運作情況。筆者介紹以高壓閥殼為研究對象，對此類閥殼的加工方法進行了詳細的介紹，經過三維數(shù)據(jù)的分析和現(xiàn)場實踐證實，此種閥殼的加工工藝是最合理和比較先進的加工方法。

1 高壓閥殼的結構分析及結構特點

閥殼是閥類零部件的主要零件，在蒸汽機中起著非常重要的作用。其結構較為復雜，圖1為閥殼的三維立體圖，圖2為閥殼平面圖。

圖1 閥殼三維立體圖 圖2 閥殼平面圖

閥殼的基本機構主要由4個管子、4個吊耳、一部分焊件構成，材料為高合金鋼，內部由多個曲面、臺階孔和焊接臍子組成，外部由多個焊件、管件、四處吊耳和曲面組成，其中，焊件上有φ10、φ25的深孔，焊接管件上由臺階孔和密封槽組成，吊耳是的表面上φ55的通孔，吊耳前后兩面都是需要加工，其余的結構如圖所示。

2 高壓閥殼的加工難點分析

通過對高壓閥殼結構和功用的分析，認真的對圖紙進行分析，以及現(xiàn)有通用設備的加工能力綜合分析，得出以下較難加工的要素。

(1) 閥殼內腔有兩處臍子(如圖3～5所示)，其兩處的臍子距離表面比較深，而且在深腔內部，是一個小平面，但在其內部其它位置為圓弧形狀，在加工中需要特殊的刀具才能加工到位，保證其尺寸及精度。

圖3 臍子1 圖4 臍子形狀

(2) 閥殼內腔深處有一處圓弧形狀的凹槽(如圖6)，其形狀比較復雜，而且在空間比較狹小，加工時主軸不能伸到內部，只能用特殊的刀具加工。

圖5 臍子三維圖

圖6 內腔深孔處的形狀

(3) 閥殼焊件管件中內腔中有一處O形槽，此處槽子起密封作用，所以O形槽的精度要求高，表面粗糙度要求1.6，根部圓弧要求R1.2，只能使用定制的三面刃槽刀才能加工到位。

(4) 閥殼焊件上有三處深孔加工，其中兩處深孔為φ10，深度要求加工到焊件部位的50 mm以下。如圖7所示。這兩孔加工時的難度不一樣的，一處是在管子的斜側面，加工時需要安裝萬能附件才能加工上，這樣又增加了加工難度。

圖7 φ10斜孔的示意圖

3 閥殼的加工工藝方案及加工難點解決措施

3.1 閥殼的加工工藝方案

針對閥殼的結構、圖紙要求和加工難點，制定了以下加工方案。

(1) 基準的選擇：為了保證基準統(tǒng)一的原則，選擇加工基準時以閥殼圖紙的設計基準為基礎基準，在劃線時，使用3D劃線儀對毛坯進行分析，根據(jù)實際鑄造情況，首先劃出閥殼所有管子的腰線和管口端面線(管子的腰線是閥殼的設計基準)，加工時，以管子中心和管子的腰線為對刀點，并且驗證所有管口端面到管子腰線的的基本尺寸，這樣，可以保證在加工過程中不出現(xiàn)加工過量的問題。

(2) 針對外部端面及外圓部分，尺寸公差及精度要求不高的，針對鑄造留量的情況，選擇常用的面銑刀及圓弧銑刀，一次加工到圖紙要求。具體加工過程中刀具大小及加工參數(shù)的設定根據(jù)現(xiàn)場的實際情況和毛坯量大小給定。

(3) 針對部分管口需要焊接焊接及管件的部位，一次加工中選擇加工坡口，坡口要求根據(jù)焊件的大小進行設計，加工坡口選擇圓弧銑刀，效率高，而且節(jié)約刀具費。

(4) 一次加工后，將焊件進行焊接后，進行熱處理，消除內應力，然后對焊件及管件進行二次加工，本次加工，針對管件的精度不同，分為半精加工，精加工。加工特殊部位是，根據(jù)圖紙要求，選擇合適的半精加工刀具和精加工刀具。

3.2 閥殼加工難點的解決措施

通過對閥殼的加工難點進行認真的分析，對其制定了以下解決措施。

(1) 閥殼內腔有兩處臍子是處于管在頂端，只能選擇三面刃刀進行加工，為了保證在加工中前段的直孔不與主軸干涉，選用了主軸為150 mm，刀具為315的三面刃進行加工。由于主軸伸出太多，所以選用了較低的進給，這樣加工后，表面粗糙度和尺寸都完全滿足圖紙要求。

(2) 閥殼內腔深處的圓弧形狀的凹槽，由于其前端的直孔比較小，而且比較深，選用了φ230的圓弧三面刃,如圖8所示。選用的機床主軸為φ160，刀的轉速為800 r/min，背吃刀量為1 mm，通過插補銑進行加工。通過實際加工驗證，完全可以保證加工要求，并且效率比較高。

圖8 φ230三面刃銑刀

(3) 閥殼焊件管件中內腔中的O形槽,采用粗加工，精加工兩序進行加工。如圖9所示。

粗加工選用普通的三面刃刀具加工，端面和直徑方向都需要留量。精加工時，選擇φ315×14的三面刃進行加工，選用的機床主軸為φ160 mm，主軸轉速1 200 r/min，背吃刀量為0.1～0.3 mm。經過現(xiàn)場實際加工，不僅完成了槽子的加工，而且加工了30°倒角和R1.2的圓角，省掉了鉗工的后續(xù)處理(30°倒角正常屬于鉗工工序)，這樣不經保證了圖紙的要求，而且調高了生產效率。

圖9 O形槽示意圖

(4) 關于閥殼焊件上三處深孔加工難的解決措施如下：

刀具：選擇硬質合金的φ10鉆頭，長度為大于200；

附件：選擇萬能附件；

程序：使用ROT旋轉平面及鉆深孔CYCLE83(30,0,3,-150,,0,5,5,1,,1,1,3,,0,1,0)相結合使用的方法。

通過以上工具的選擇和加工方法的選擇，可以很好的完成斜孔的加工，通過實際加工證明，這種加工方法適用于深度斜孔的加工，但根據(jù)材料硬度的不同，選擇的刀具和加工參數(shù)要有所變化。鉆孔示意圖如圖10所示。

圖10 鉆孔示意圖

4 結 語

介紹了高壓閥殼的加工工藝方法，經過實踐驗證，這種加工方法容易保證閥殼的加工精度，并且使較難的加工問題簡單化，滿足了圖紙的加工要求，而且在加工過程中，對刀具的消耗較小，生產效率較高。是一種值得推廣的加工方法，適用于此類閥殼的加工，也可以為其它產品的加工提供一些實用的方法，是值得借鑒和推廣的加工方法。

[1] 陳宏鈞.機械加工工藝手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2016.

[2] 陳宏鈞.金屬切削技術基礎手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[3] 張益方.汽輪機主汽門大型閥殼內型腔的加工[J].上海第二工業(yè)大學學報，1994(1)：2.