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    高壓閥殼加工工藝設計
    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構、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; 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,經過實踐驗證,值得廣泛應用。

         關鍵詞: 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,經過三維數據的分析和現場實踐證實,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 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
     
      
      
    圖 5 臍子三維圖


        ( 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 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 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的設定根據現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 230 的圓弧三面刃,如圖 8 所示。選用的機床主軸為 160,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 230 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 315×14 的三面刃進行加工,選用的機床主軸為 160 mm,主軸轉速1 200 r / min,背吃刀量為 0.1 ~ 0.3 mm。經過現場實際加工,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 10 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,但根據材料硬度的不同,選擇的刀具和加工參數要有所變化。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。

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