高壓閥殼加工工藝設(shè)計
2020-6-3 來源： 寧夏共享精密加工有限公司 作者：楊繼寧 蘇建民 徐建平
摘要: 從高壓閥殼的基本結(jié)構(gòu)、功用入手，分析其加工的工藝，制定合理的工藝方案，及合理的工藝參數(shù); 并針對加工過程中的難點制定合理的措施，形成簡單、先進的加工工藝，經(jīng)過實踐驗證，值得廣泛應(yīng)用。
關(guān)鍵詞: 閥殼; 深孔; 斜孔
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(jié)構(gòu)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(xì)的介紹，經(jīng)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(jié)構(gòu)分析及結(jié)構(gòu)特點
閥殼是閥類零部件的主要零件，在蒸汽機中起非常重要的作用。其結(jié)構(gòu)較為復(fù)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(gòu)主要由 4 個管子、4 個吊耳、一部分焊件構(gòu)成，材料為高合金鋼，內(nèi)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 10、25 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55 的通孔，吊耳前后兩面都是需要加工，其余的結(jié)構(gòu)如圖所示。
2、 高壓閥殼的加工難點分析
通過對高壓閥殼結(jié)構(gòu)和功用的分析，認(rèn)真的對圖紙進行分析，以及現(xiàn)有通用設(shè)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(nèi)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(nèi)部，是一個小平面，但在其內(nèi)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
圖 5 臍子三維圖
( 2) 閥殼內(nèi)腔深處有一處圓弧形狀的凹槽( 如圖 6) ，其形狀比較復(fù)雜，而且在空間比較狹小，加工時主軸不能伸到內(nèi)部，只能用特殊的刀具加工。
圖 6 內(nèi)腔深孔處的形狀
( 3) 閥殼焊件管件中內(nèi)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 10，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(cè)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 10 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(jié)構(gòu)、圖紙要求和加工難點，制定了以下加工方案。
( 1) 基準(zhǔn)的選擇: 為了保證基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，選擇加工基準(zhǔn)時以閥殼圖紙的設(shè)計基準(zhǔn)為基礎(chǔ)基準(zhǔn)，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(shè)計基準(zhǔn)) ，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(shè)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(shè)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(nèi)應(yīng)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(rèn)真的分析，對其制定了以下解決措施。
( 1) 閥殼內(nèi)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(nèi)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 230 的圓弧三面刃，如圖 8 所示。選用的機床主軸為 160，刀的轉(zhuǎn)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 8 230 三面刃銑刀
( 3) 閥殼焊件管件中內(nèi)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 315×14 的三面刃進行加工，選用的機床主軸為 160 mm，主軸轉(zhuǎn)速1 200 r / min，背吃刀量為 0．1 ～ 0．3 mm。經(jīng)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(jīng)保證了圖紙的要求，而且調(diào)高了生產(chǎn)效率。
圖 9 O 形槽示意圖
( 4) 關(guān)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(zhì)合金的 10 鉆頭，長度為大于200;附件: 選擇萬能附件;程序: 使用 ＲOT 旋轉(zhuǎn)平面及鉆深孔 CYCLE83( 30，0，3，－150，，0，5，5，1，，1，1，3，，0，1，0) 相結(jié)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(jié)語
介紹了高壓閥殼的加工工藝方法，經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)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。
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