閥安裝盤的工藝設(shè)計(jì)

袁 圓 張?zhí)m勇

1 零件的功用及工藝分析

1.1 零件的功用

閥安裝盤零件（圖1）是分流灌裝結(jié)構(gòu)組合零件，即某種產(chǎn)品灌裝機(jī)構(gòu)，主要作用是用來(lái)液體分流灌裝、支承、包容、保護(hù)運(yùn)動(dòng)零件或其他零件，也起定位和密封作用。

圖1 閥安裝盤）

1.2 零件的工藝分析

（1）零件類型：零件的實(shí)際形狀如上圖所示，從零件圖（圖1）上看，該零件屬于回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)型零件，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

（2）零件結(jié)構(gòu)：該零件由件1 ～件11 七個(gè)件號(hào)共29 件單元零件組合焊接而成。件1（環(huán)板）和件5（連接板）通過件2（支撐板）和件3（方管）焊接連接，其中方管一端用件6（方管封板）堵實(shí)，再組焊件4（加強(qiáng)環(huán)）以加強(qiáng)整件剛性與強(qiáng)度；然后將件7（外側(cè)板）、件8（頂板）、件9（內(nèi)側(cè)板）組焊成的環(huán)形腔體與其組焊；件10（衛(wèi)生直管1.5″） 及件11（端頭1.5″）組件與腔體貫通焊接。

（3）零件材質(zhì)：該零件為醋灌裝設(shè)備之用，材質(zhì)全部要求為不銹鋼。因件1、件7 ～件11 有與醋液體直接接觸部位，故材質(zhì)要求用更高一些的316L 不銹鋼材質(zhì)，其余均為304 不銹鋼材質(zhì)。

（4）零件技術(shù)要求：因腔體內(nèi)直接存儲(chǔ)液體食品，所以要求腔體內(nèi)壁拋光至鏡面（防止沉淀殘留物影響液體食品質(zhì)量）。工作時(shí)腔體內(nèi)有0.3Mpa 壓力，所以加工工藝中要求對(duì)焊縫探傷和試壓試驗(yàn)。件10、件11有規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，可從市場(chǎng)直接選購(gòu)食品級(jí)管件。

（5）零件的機(jī)械加工點(diǎn)歸納：

1. φ3380 外圓的加工

6. φ2830 內(nèi)孔加工

7. φ2982/φ2962 深3 環(huán)槽（件7 外側(cè)板安裝槽）加工

8. φ2860/φ2848 深3 環(huán)槽（件9 內(nèi)側(cè)板安裝槽）加工

9. φ3040/φ3034 深5 環(huán)槽加工

10. 件5 連接環(huán)上平面（120 上端平面）加工

11. 件1 環(huán)板上下平面（26 兩端平面）

12. 件7 外側(cè)板φ2984 外徑上100-35×（93.6）深4 臺(tái)階平面加工

15. 100×2-φ8.5 孔加工

16. 100-φ16 孔加工

17. 5-φ155 深2 沉孔加工

19. 100×3-M6-7H 深10 螺孔加工

20. 100-35×（93.6）平 面 上100×2-M4-7H深5 螺孔加工

21. 件5 連接環(huán)上20-M10 螺孔加工

22. 件10、11 管組件安裝孔4-φ38.1 孔加工

23. 件1、2、5 組焊前的預(yù)加工

2 工藝方案制定與工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

2.1 工藝方案制定

（1）件1 環(huán)板及件5 連接環(huán)考慮到耗材的合理性、節(jié)約性，可以將兩環(huán)板各自分成分n 等分焊接形成。在最終形成的組焊結(jié)構(gòu)件中，件1 環(huán)板的內(nèi)孔與件2 支撐板會(huì)組焊（圖2），組焊后內(nèi)圓將無(wú)法加工，所以在環(huán)圓板組焊后需要將內(nèi)圓尺寸（包括焊接坡口）加工到位。考慮到焊接變形，其余尺寸均焊接后在加工。件5外圓不是安裝面，沒有裝配關(guān)系，所以可以將外圓加工到位（圖3），其余尺寸均焊接后在加工。

（圖2）

（圖3）

（2）考慮焊接形變，件2 連接板（5 塊）組焊后底面有5-φ155 共面止口焊后加工，其余尺寸均焊接后在加工。

（3）件3 方管沒有嚴(yán)格尺寸的安裝面及裝配關(guān)系，所以按圖紙長(zhǎng)度下料后，組焊上件6 方管堵板后，分別于件2 支撐板逐一組焊，形成件（件2、3、6）組焊件（圖4）

（圖4）

（4）件4 加強(qiáng)環(huán)及件9 內(nèi)側(cè)板均為圓筒體，沒有嚴(yán)格尺寸的安裝面及裝配關(guān)系，可以按照實(shí)際展開的尺寸分n 段拼接組焊后直接卷制成圓；件7 外側(cè)板，也為圓筒體，且外圓上需要加工100 等分的安裝面，所以展開卷制時(shí)確保圓度。

（5）件8 頂板考慮到耗材的合理性、節(jié)約性，可以將環(huán)板分成分n 等分焊接形成。等件7、9 內(nèi)外側(cè)板于件1 焊接后，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量實(shí)際內(nèi)開擋尺寸，并確定件8 頂板的實(shí)際內(nèi)、外圓直徑，確保內(nèi)外壁均能與件7、9 形成角焊縫空間（圖5）

（圖5）

（6）件1 ～6 組件組焊后需要預(yù)加工φ2982/φ2962 深3 環(huán)槽及φ2860/φ2848 深3 環(huán)槽，以便組焊件7、8 內(nèi)外側(cè)板。

（8）為了工件裝夾加工便利，件10 衛(wèi)生直管1.5″及件11 端頭1.5″管組件在等件1 ～9 組焊件按照?qǐng)D紙尺寸及要求完成全部機(jī)械加工工序后再組焊。

（9）對(duì)全件的未加工處毛面進(jìn)行去污酸洗拋光處理，對(duì)腔室進(jìn)行0.3Mpa 氣密壓力試驗(yàn)。

2.2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

2.2.1 選擇毛坯的類型

該零件為液態(tài)食品灌裝包裝設(shè)備主要零件，因有直接與液體食品的灌裝部分，也有做結(jié)構(gòu)支撐的多種用途，所以要求毛坯的整體材料是不銹鋼。這類鋼具有良好的塑性、韌性、焊接性、耐蝕性能、無(wú)磁性及表面美觀潔凈性，在氧化性和還原性介質(zhì)中耐蝕性均較好，長(zhǎng)用于制作耐酸設(shè)備。直接與液體食品的材質(zhì)選用316L，其余選用304材質(zhì)。此零件主要涉及的毛坯有δ3、δ6、δ10、δ20、δ30板及80×80×5 方管等。

2.2.2 基準(zhǔn)的選擇

根據(jù)粗基準(zhǔn)選擇的原則，可以選擇件1 下平面作為粗基準(zhǔn)，結(jié)合百分表對(duì)圓盤外圓校圓定位，這樣便于加工上下兩端格擋平面及確定中心孔定位，便于保證其尺寸及各處加工余量。

根據(jù)精基準(zhǔn)選擇的原則，可以選擇件1 以加工的下平面為精基準(zhǔn)，結(jié)合百分表對(duì)圓盤外圓校圓定位，以便多道序的一次性加工，保證尺寸。

該零件上下端面上加工工序較多，且尺寸上超大加工范圍，為了方便加工，后序中還會(huì)用到基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移，二次裝夾，但此也是基于精基準(zhǔn)選擇原則之上。

2.2.3 工序的合理組合

確定基準(zhǔn)以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè)備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。

一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。

根據(jù)以上的原則，考慮選擇通用設(shè)備+數(shù)控設(shè)備相結(jié)合的方法來(lái)完成此工件的加工。因零件為單件加工，且在回轉(zhuǎn)體上的多種圓周均分孔加工，可以用數(shù)控鏜銑床的循環(huán)語(yǔ)句指令來(lái)進(jìn)行數(shù)控編程加工或定位預(yù)加工，既可以確保分度的準(zhǔn)確性、提高加工效率，也可以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。回轉(zhuǎn)體車端面加工工序技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量小，選擇普通立車加工即可完成，對(duì)數(shù)控鏜銑床預(yù)鉆孔定位的螺孔加工，或尺寸要求不高的普通孔或螺孔，可選用通用鉆床加工。既能滿足圖紙尺寸加工的要求，也會(huì)大大提高工作效率，減少制造時(shí)間，節(jié)約綜合成本。

2.2.4 制定工藝路線及工藝過程卡

加工工藝路線制定的原則是：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡量提高生產(chǎn)效率和降低成本，并且能夠充分利用現(xiàn)有的生產(chǎn)條件。制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。

根據(jù)以上工藝路線，完成詳細(xì)的材料備料卡片及工藝過程卡片（如下表）

（1）材料備料卡：

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（2）零件工藝過程卡：

?

?

?

（3）工藝圖（供參考，可選擇使用）

工藝圖1

工藝圖2

工藝圖3

工藝圖4

工藝圖5

工藝圖6

工藝圖7

工藝圖8

2.2.6 加工設(shè)備、加工刀具及檢具的選擇

（1）加工設(shè)備的選擇

工藝方案確定后，根據(jù)加工的要求及本企業(yè)已有的設(shè)備種類，基本可以確定加工設(shè)備的類型如下：

激光切割機(jī)、等離子切割機(jī)、砂輪切割機(jī)、氬弧焊機(jī)、水壓機(jī)、卷筒機(jī)、拋光機(jī)、立車、鉆床、數(shù)控鏜銑床、牛頭刨床、數(shù)控銑床等

（2）加工刀具的選擇

各設(shè)備涉及使用的刀具匯總?cè)缦拢?/p>

45°車刀及鏜刀、75°車刀及鏜刀、90°車刀及鏜刀、3mm 寬車割刀、4mm 寬車割刀、φ38.5 鉆頭、φ3.5 鉆頭、φ9 鉆頭、φ14.5 鉆頭、φ30 鉆頭、φ30 鉆頭、φ18 鉆頭、φ16 鉆頭、φ5.5 鉆頭、M4 絲錐、M6 絲錐、M10 絲錐、φ8.5 鉆頭、φ19.5 鉆頭、φ46 盤銑刀等。

（3）檢具的選擇：

3.5m 游標(biāo)卡尺、0-300mm 游標(biāo)卡尺、0-150mm深度游標(biāo)卡尺、0-300mm 高度尺、角度尺、百分表及磁力表座、螺紋千分尺、卷尺等。

3、數(shù)控加工程序編寫

該零件為回轉(zhuǎn)體類零件，回轉(zhuǎn)體上加工點(diǎn)較多，位置尺寸公差控制較嚴(yán)，可以結(jié)合采用數(shù)控鏜銑床的的編程系統(tǒng)循環(huán)語(yǔ)句加工來(lái)完成，可以極大的提高工作效率和加工精度。通過CAXA 制造工程師對(duì)閥安裝盤三維建模（圖6），并進(jìn)行仿真加工，導(dǎo)出粗精加工G 代碼，在數(shù)控鏜銑床（型號(hào)：TK6513，操作系統(tǒng)：SIEMENS 840D）加工完成。

（圖6 閥安裝盤三維建模）

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)較復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的加工，首先需要詳細(xì)分析零件圖及加工的各項(xiàng)技術(shù)要求，其次考慮毛坯的選擇及確定用量，還要考慮制定工藝過程中一些關(guān)鍵問題，如焊接變形的控制、零件表面質(zhì)量的保證、基準(zhǔn)的選擇、零件表面加工方法的選擇、加工順序的安排和組合、加工路線的擬定等等，都需要選擇和確定，最后結(jié)合工廠實(shí)際情況設(shè)計(jì)編制出合理、高效、經(jīng)濟(jì)的加工制造工藝。