铸造阀阀座孔镗车专机设计实例分析.pdf

机械制造 吴峰 ， 等 铸造阀阀座孔镗车专机设计实例分析 铸造 阀阀座 孔镗车专机设计实例 分析 吴峰 ， 谢志远 1 ． 江苏方源集团有限公司， 江苏 南京2 1 0 0 3 6 ； 2 ． 江苏省船舶管系附件工程中心 ， 江苏 常州 2 1 3 3 5 5 摘要 传统的加工工艺中， 阀体阀座孔使用车床 C A 6 1 4 0等通用设备单机人工镗孔， 操作人员 劳动量大、 工序品质不稳定、 生产效率低。通过对铸造阀门阀座孔专机设计的分析， 介绍了铸 造阀 门座孔镗 车专机的设计及应 用， 保证 了工序品质 ， 降低 了劳动 强度 ， 提 高 了生产效 率， 以很 小的投入取得 了很好的效果 。 关键 词 阀门座 ； 镗 孔 ； 专机 中图分类号 T H1 2 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 1 5 2 7 6 2 0 1 3 O 2 ． o 0 5 7 ． 0 3 De s i g n Ex a mp l e Ana l y s i s o f Ca s t i ng Va l v e S e a t Ho l e Bo r i ng M a c h i n e W U Fe n g ，XI E Zhi ． y u a n 1 ． J i a n g s u F a n g y u a n Gr o u p L i mi t e d C o mp a n y ， N a n j in g 2 1 0 0 3 6 ，C h i n a； 2 ． J ia n g s u P r o v in c e S h ip P i p i n g A n n e x E n g i n e e r i n g C e n t e r ， C h a n g z h o u 2 1 3 3 5 5 ， C h i n a Ab s t r a c t I n t h e t r a d it io n a l p r o c e s s in g ，a l a t h e C A 6 1 4 0 g e n e r a l e q u i p me n t o f s in g le b o r e is u s e d t o ma c h i n e v a lv e b o d y a n d v a lv e s e a t h ole． The o pe r a t o r s s p e nd t he l a r g e lab o r ， t h e q u ali ty i s n o t s t a ble a nd t h e pr o d uc t ion e ffic i e n c y i s l o w． Th r o u g h t he c a s t i n g v alv e s e a t h o l e p l a n e de s ign a n aly s i s， Th is p ap e r i n t r o d uc es t h e c as t ing v alv e s e a t h ole b or i n g mac h i n e de s i g n a n d ap p l ic a t i o n ，wh ic h en s u r e s t h e q u a l it y ，r e d u c e s l a b o r i n t e n s ity a n d i mp r o v e s t h e p r o d u c t i o n e ff ic i e n c y ． It s i n v e s t me n t is v e r y s ma l l ， b u t t h e r e s u l t s a r e v e r y g oo d． ke y wo r d s v a l v e s e a t ；b or i n g；mac h i n e 本文介绍一种专用于铸造法兰闸阀阀座孔镗加工的 专机， 该专机具有对孔镗加工精度保障度好， 加工效率高， 劳动强度低等优点。 1 基本情况 牵制， 工序品质不稳定， 严重影响后续关键工序的品质合格 率。单机操作， 工作时间长， 劳动量大， 操作人员身体难以承 受， 班产 1 5 0套／ 班， 效率低。而专用机床适用于生产批量大， 生产条件稳定， 技术要求明确的产品工序， 因此为解决现存 在的问题， 特设计铸铁法兰闸阀镗孔专机。 某 厂 铸 造 产 品D N 1 0 0 法 兰闸 阀 图1 ， 材 质H T 2 0 0 ， 3 设计方案 月产量 3 0 0 0套左右。阀体阀座孔 D1 1 0 需要镗加工。 动 图 1 DN1 0 0铸铁法兰 闸阀尺寸 图 2 现状 原生产工艺中， 阀体阀座孔使用车床 C A 6 1 4 0等通用设 备单机人工镗孔， 操作人员劳动量大， 工序品质不稳定。加 工品质取决于操作人员的技能， 受到操作人员的精神状态的 闸阀阀座孔镗孔专机系统由床身， 镗车动力头， 分度 回转装夹具， 电器控制系统， 液压控制系统， 操作控制系 统、 安全装置以及其他辅助系统等组成 图 2 。 1 一动力头 ； 2 一滑台 ； 3 ～床身 ； 4 一工作台底座 ； 5 一定位分度盘 ； 6 一 夹紧爪 ； 7 一装夹夹具体 ； 8 一定位芯轴； 9 一定位拉杆 ； 1 0 一镗刀杆； 1 1 一刀盘 图 2 专机组合结构图 作者简介 吴峰 1 9 8 3 一 ， 男 ， 江苏泰州人 ， 工程师 ， 硕 士， 研究方 向为机械工程及管理 。 Ma c h in e B u i ld i n g 8 A u t o m a t i o n ， J u n 2 0 1 3 ， 4 ／ 2 5 7 ～ 5 9 57 机械制造 吴峰 ， 等 铸造阀 阀座孔镗 车专机设 计实例分析 专机动力系统采用油缸直驱式镗削动力头， 通过三角 带传动。镗车动力头系统见图 3。 4 一液压传动软管； 5 一固定支架； 6 一液压回转器 到与法 兰面上时 此 时夹 紧爪与法 兰面没有接 触 ， 避 免了 图 3 油缸直驱式镗车动力头结构 图 夹 紧爪 回转 时与法兰面的摩擦 力 ， 然后在液 压系统 的作 古． 工 序 品 质 靛舡效 率 囊 高 ，操 作 人 员 劳 动 强 度 低 。 晶 ； ．芊 流 4 分析 4 ． 1 加工工艺 法兰 闸阀加工示意 图见 图 4 。 2 1 一动力头 ； 2 一镗 刀； 3 一待加工部位 ； 4 一 已加工闸阀出水孔 ； 5 一 已加工法兰端面 图 4 法兰 闸阀阀座孔加工示意图 专机加工时， 工件装夹以已加工法兰端面5和已加工 闸阀 出水孔 4 定位 ， 镗刀进刀到待加工部位 阀座孔 3进行 加工； 加工完毕后， 卸下工件， 以第二法兰面定位， 重复镗 加工另一端阀座孔。 4 ． 2 定位装置 定位部件是安装平面和带一定锥度的芯棒 4 ， 而且芯 棒后面与高强度弹簧配合， 在夹紧力的左右下， 芯棒 4可 以自动回缩调整， 确保安装平面的贴合。采用前道工序已 加工过的阀体法兰面和镗加工过的出水孔作为到位基准， 通过平面平行度和轴向垂度两个方向的基准控制 ， 确保加 工精度。定位装置见图 5 。 4 ． 3 夹紧装置 夹紧装置见图5 ， 夹紧装置由夹紧拉杆 3和夹紧爪 6 组成， 通过液压系统控制。通过操作控制手柄 2 ， 在液压 夹紧过程中夹紧拉杆 3 先 自动回转并后退， 夹紧爪 6回转 夹紧拉杆 回转后退 控制手柄 夹 紧 杆 平移后退 夹 紧 爪 夹紧固定 控制手柄 l夹 紧 拉 杆 l l 夹紧爪 一 _ 1 平 移 复 位 『 _ _ 1 夹 紧 松 开 夹紧装置工作流程图 4 ． 4刀具 本专机采用 自制镗刀， 由自制刀杆和可换刀头组成。 刀头选用通用硬质合 金刀头 。刀杆 安装在油 缸直驱 式镗 车刀盘上。刀盘见 图 7 。 1 一行程调节螺钉 ； 2 一刀杆 ； 3 ～拖板 ； 4 一油缸； 5 一刀盘体 ； 6 一上部调节板 ； 7 ～上部调节螺钉 ； 8 一侧面调节压板 ； 9 一侧面调节螺钉 ； l 0 一 拖板盖板 图 7 油缸直驱式镗车刀盘 4 ． 5 回转装置 专 机工作 台采用液 压分度 回转 工作 台。采 用相对 面 两工位。装夹定位装置见图 8 。分度回转装置采用精密 分度齿轮 2 ， 由液压马达齿轮 4驱动， 在回转前， 由液压系 统自动抬升分度齿轮 2 ， 使之产生浮动间隙， 便于回转。 分度到位后， 液压系统 自动泄压， 分度盘落下， 与底座的预 ．5 8． h t t p ffZ Z H D ． c h i n a j o u rn a 1 ． n e t ． c n E - m a i l Z Z H D c h a i n a j o u m a 1 ． n e 1 ． c n 机械制造与自 动化 机械制造 吴峰， 等 铸造阀阀座孔镗车专机设计实例分析 1 一待加工 闸阀； 2 一分度齿轮 ； 3 一夹具体； 4 一液压马达齿轮 图 8回转装夹定位工位 图 定位位置结合， 固定分度定位位置。各工位夹紧装置液压 系统采用独立控制， 每个装夹部件上各有一个独立的控制 操作手柄。确保第一工位在加工工件的同时， 第二工位能 正常装卸工件， 有效的减少等待的辅助时间。回转分度盘 的动作流程见图 9 。 图 9 分度盘动作流程图 4 ． 6电气控制 系统 本控制系统采用 P L C控制中心， 使液压系统， 电器系 统、 安全控制等有效联动 电气控制原理图略 。控制界 面采用触摸板， 见触摸屏控制面板主界面图 1 O 。加工数 据预先输入后， 操作人员仅需要操作触摸屏控制子菜单界 面图 1 1 启动按钮 ， 并可以通过状态切换按钮在手动和 自 动之间切换， 简单可靠。加工中心由 P L C控制 ， 品质 由专 机运行精度保障， 工序品质稳定， 有效避免人的不稳定 因 素的影响。 图 l 0 触摸屏控制面板主界面 图 1 1 触摸屏控制子菜单界面 M h m e B u i ld i n g Au t o m a t i o n ， n 2 0 1 3 ， 4 1 2 5 7 5 9 4 ． 7 液压系统 液压系统通过 P L C中心联动控制， 各项参数设定后， 联动运行见 图 1 2 。 动力头退刀J f 动力头进刀 { 丝 堡 H垫 三H 塑 堡 垄 I 图 l 2 液压联动示意图 专机系统采用整体式液压工作站， 通过工作站控制滑 台， 动力头 ， 镗刀小拖板， 分度盘抬起 ， 分度盘回转等 液 压控制原理图略 。 5 实践应 用 专机经 3 0天的试用 ， 性 能稳定 ， 效果明显。现从 以下 几个方面介绍试用情况。 a 生产效率。专机采用两工位回转装夹夹具， 工件 在加工的同时， 在另一工位同步装卸工件， 节约辅助时间 3 0 ％一 4 J0 ％ 。 班产 2 5 0套／ 班。 b 产品品质。专机加工， 工序品质由专机和工装设 计制造精度保障， 加工参数设定好后， 操作人员仅进行工 件装卸和控制启动按钮， 从设计上消除人的不稳定因素对 品质的影响， 确保工序品质的准确和稳定。 专机加工和原 C A 6 1 4 0加工方式的 3 0天产量品质数 据对比见表 1 ， 表 1 产量及品质对此表 c 安全防护。由于采用两工位模式， 见图 8回转装 夹定位工位图 ， 且工件加工面和安装面在相对面， 操作 者工作时站位在工件安装面， 不直接接触加工 中心， 有效 避免飞屑及高速运转刀具伤害等安全隐患。 6 总结 本专机能够充分满足铸造闸阀D N1 0 0 阀座孔的镗加工， 人机操作界面简单高效， 加工尺寸精度保障度高， 运行安全 可靠， 可以推广到其他规格产品或结构相近产品的生产中。 参考文献 [ 1 ]谢家瀛． 组合机床设计简明手册[ s ] ． 北京 机械工业出版 社 ， 2 0 0 8 ． [ 2 ]雷天觉． 液压工程手册 [ S ] ． 北京 机械工业出版社， 1 9 9 0 ． [ 3 ]徐灏． 机械设计手册 [ S ] ． 北京 机械工业出版社 ， 1 9 9 9 ． [ 4 ]成大先． 机械设计手册 [ s ] ．北京 化学工业出版社， 2 0 1 0 ． 收稿 日期 2 0 1 21 02 1 5 9