智能自動(dòng)化設(shè)備在閥門行業(yè)應(yīng)用的探討

李鵬飛

摘 要：閥門行業(yè)是石油化工、天然氣管路控制系統(tǒng)重要的組成部分，閥門主要由承壓件和控壓件構(gòu)成，閥門的關(guān)鍵零部件的加工制造是確保閥門性能的重要工序;閥門企業(yè)所使用的加工設(shè)備、試壓設(shè)備，檢測(cè)儀器;由以前單機(jī)加工、單件試壓檢測(cè)模式;結(jié)合現(xiàn)有創(chuàng)新發(fā)展態(tài)勢(shì);為提高生產(chǎn)效率，降低人力成本;環(huán)保凈化環(huán)境要求，工藝路線優(yōu)化;閥門企業(yè)越來越多地采用智能自動(dòng)化設(shè)備。

關(guān)鍵詞： 智能控制;批量化;定制柔性化

引 言：閥門產(chǎn)品零部件按材料劃分，主要由金屬類、非金屬類兩大類組成;非金屬類如密封墊片、填料、O 型圈等，閥門生產(chǎn)企業(yè)以外協(xié)采購(gòu)配套為主;金屬類零部件以自加工為主;鑄件材料常選用 WCB、CF8、CF8M、CF3、CF3M 等，鍛件材料常選用 F304、F316、F304L、F316L、A105 等;閥門零部件原材料通常在加工中心、數(shù)控車床、普通車床、銑床、鉆床等各類設(shè)備上進(jìn)行粗精加工、然后組裝成品、試壓檢驗(yàn)及性能測(cè)試合格后銷售完成整個(gè)生產(chǎn)流程。閥門生產(chǎn)工藝流程以球閥為例，如圖 1 所示。

1 智能化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1控制的精度更高

一般來說，在設(shè)備自動(dòng)化控制中，所涉及到的動(dòng)態(tài)方程都會(huì)比較復(fù)雜。所以，若是使用傳統(tǒng)的技術(shù)，也就會(huì)面臨著很多不確定的因素，很難掌控好控制的精度。但是，在這方面，若是能夠引進(jìn)智能化技術(shù)，使用智能化控制器來開展工作，那么也就可以避免各種不確定因素的影響。在這種情況下，不僅可以達(dá)到更高的工作效率，而且所得到的控制精度也會(huì)更高。

1.2使用更方便

具體來說，以往的自動(dòng)化控制器所具備的性能，通常是固定的。也就是說，其在運(yùn)行過程中，也就無法根據(jù)具體形勢(shì)來有效的調(diào)節(jié)。而智能化技術(shù)在實(shí)際情況下的運(yùn)用，就具備自動(dòng)調(diào)節(jié)的能力。在開展工作時(shí)，可以根據(jù)具體的響應(yīng)時(shí)間、魯棒性等參數(shù)的具體變化情況，來進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，以此來提高自身的工作性能。并且，在這一過程中，也不需要技術(shù)人員的支持，可以實(shí)現(xiàn)無人化操作。

1.3控制一致性更強(qiáng)

相較于以往的控制器來說，基于智能化的設(shè)備，通常具有更強(qiáng)的一致性。在這里，主要可以從兩點(diǎn)來得以體現(xiàn)，其一是在處理不同數(shù)據(jù)方面。在這里，輸入各種不同的數(shù)據(jù)，控制器也可以對(duì)其進(jìn)行科學(xué)估計(jì)，從而有效調(diào)節(jié)，使其可以更好地達(dá)到控制工作的要求。其二是在控制不同的對(duì)象方面。在控制不同的對(duì)象中，也具被良好的一致性。當(dāng)然，在實(shí)際情況下，這里的一致性也會(huì)受到人為因素的影響，從而增加自動(dòng)化控制誤差。在不考慮人為因素的影響下，這里的一致性是可以得到很大的保障的。

2 鉆削、攻絲組合加工模式分析

（1）采用搖臂鉆單孔逐個(gè)劃線打頂尖孔，法蘭孔順次進(jìn)行加工;屬于基礎(chǔ)鉆削加工模式;特點(diǎn)為操作簡(jiǎn)單靈活，但劃線定位工序較多，生產(chǎn)效率很低，適用于單件零部件加工。 （2）端法蘭通孔為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸，采用鉆模、單孔逐個(gè)鉆削加工模式，減少了劃線的工作量，單位加工時(shí)間成本有所下降;適用于小批量零部件加工。（3）多孔鉆設(shè)備采用固定式、可調(diào)式、伺服、精密齒輪式、油壓自動(dòng)進(jìn)刀式等多、軸器，多種組合形式，同時(shí)加工多個(gè)孔或多孔攻絲;能一次把幾個(gè)乃至十幾二十個(gè)孔或螺紋一次性加工出來。多孔鉆分為立式、臥式單向結(jié)構(gòu)形式及兩側(cè)端向、三側(cè)端向結(jié)構(gòu)形式，多測(cè)端向多孔鉆床，配置數(shù)控系統(tǒng)，能同時(shí)進(jìn)行多孔、多側(cè)端向孔鉆削加工，螺紋攻絲換裝刀具可繼續(xù)進(jìn)行多螺紋孔攻絲加工;優(yōu)點(diǎn)是鉆削定位一次完成，連續(xù)重復(fù)加工效率成倍提高，特別適用于大批量相同規(guī)格閥體端法蘭、配對(duì)法蘭鉆孔加工。但對(duì)操作人員技能要求提高，加工過程中零件定位、多孔鉆柄裝夾同軸度、位置度及鉆削過程中，一個(gè)鉆頭出現(xiàn)折斷故障，需要及時(shí)更換調(diào)整，對(duì)鉆頭的備庫儲(chǔ)備能力有較高的要求。（4）臥式、立式加工中心鉆孔，通過系統(tǒng)編程，確定轉(zhuǎn)速、進(jìn)刀量等參數(shù)，使用U鉆，中心孔出水、多工作臺(tái)裝夾模式，對(duì)單件加工、小批量加工、多批量加工，采取柔性化生產(chǎn)模式;程序切換快速，零件上料與加工分屬兩個(gè)進(jìn)程，同時(shí)進(jìn)行;生產(chǎn)加工進(jìn)度和零件精度品質(zhì)能夠保證符合技術(shù)要求。

3車削組合加工設(shè)備模式分析

在閥門結(jié)構(gòu)方面，閥體密封面、法蘭端面、閥蓋內(nèi)孔、閥芯、閥座、閥桿等零部件都要進(jìn)行車削加工，車削加工是保證閥門產(chǎn)品零部件品質(zhì)、生產(chǎn)進(jìn)度等方面的重要工序;車削加工通常采用以下方案：（1）普通車床主要通過手動(dòng)操作閥門零件裝夾，通過扳動(dòng)變速手柄來進(jìn)行變速，手動(dòng)控制進(jìn)刀量等步驟實(shí)現(xiàn)工件的加工;重復(fù)精度差，人為因素?zé)o法精準(zhǔn)控制;適用于單件、小批量及精度要求低的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)零件加工。（2）數(shù)控車床具有普通車床的加工特點(diǎn)，新增系統(tǒng)程序，編程完成后可反復(fù)多次使用在相同結(jié)構(gòu)閥門零件上加工;加工精度提高，適用于相同重復(fù)加工的批量零部件[2]。（3）兩臺(tái)或多臺(tái)數(shù)控車床組合模式，通過機(jī)械手，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料;機(jī)械手為單Z軸模塊，主體橫梁采用鋼結(jié)構(gòu)，使用重載導(dǎo)軌技術(shù)，傳動(dòng)采用斜齒輪斜齒條方式，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用機(jī)械手專用控制系統(tǒng)控制，操作簡(jiǎn)便能代替部分人工操作來完成工件的傳送、裝卸和加工;一位操作工能同時(shí)操作兩臺(tái)或多臺(tái)數(shù)控車床，使得操作具有良好的一致性;可有效提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率;適用于重量輕，零件結(jié)構(gòu)和加工工序編排工步易結(jié)合的零部件，如閥門推桿、閥座、連接件、底軸蓋、上下閥桿等。（4）智能六軸機(jī)器人與加工中心組合加工模式，六軸機(jī)器人是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。機(jī)器人運(yùn)行原理是在“程序大腦”數(shù)據(jù)精準(zhǔn)運(yùn)算組織控制下;多維度操控“手臂”關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)在規(guī)劃的時(shí)間節(jié)點(diǎn)、動(dòng)作方位;實(shí)現(xiàn)零部件的裝夾、位置切換、節(jié)拍間隔等功能要求;通過位置傳感器觸發(fā)反饋，隨時(shí)將各運(yùn)動(dòng)部件和工件實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以高的精度達(dá)到設(shè)定位置。工件初始位置的識(shí)別、運(yùn)動(dòng)軌跡的走向及工件抓取，機(jī)器人按照編程設(shè)計(jì)的路線進(jìn)行動(dòng)作流轉(zhuǎn);通過機(jī)器人快速將閥門零件裝夾至加工中心卡盤上，加工中心系統(tǒng)程序啟動(dòng)，切換刀具庫，進(jìn)行加工;完成后進(jìn)入下料環(huán)節(jié)動(dòng)作;機(jī)器人重復(fù)前述動(dòng)作;適用于特大批量加工，如水暖管件閥門[5-6]。

結(jié)束語

閥門行業(yè)智能自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用空間及范圍非常廣泛，諸如閥座密封面焊接生產(chǎn)線、超聲波清洗噴漆生產(chǎn)線、閥門半成品RFID庫房管理系統(tǒng)、裝配試壓調(diào)式生產(chǎn)線、在線檢測(cè)組合系統(tǒng)等;隨著閥門批量化生產(chǎn)、規(guī)?；a(chǎn)、柔性化生產(chǎn)多種生產(chǎn)模式的結(jié)合，使閥門制造生產(chǎn)工業(yè)化、信息化、自動(dòng)化、智能化更多融合;促使閥門行業(yè)減少環(huán)境污染，節(jié)能降耗;使閥門產(chǎn)品性能、品質(zhì)提高，更好地提升閥門整體應(yīng)用水平。

參考文獻(xiàn)

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