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高壓閥殼加工工藝設(shè)計(jì)

2020-6-3 來(lái)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(duì)加工過(guò)程中的難點(diǎn)制定合理的措施，形成簡(jiǎn)單、先進(jìn)的加工工藝，經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，值得廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞: 閥殼; 深孔; 斜孔

0 引言

閥類(lèi)零部件在蒸汽輪機(jī)上運(yùn)用的非常廣泛，是蒸汽輪機(jī)正常運(yùn)作的一個(gè)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(gè)蒸汽機(jī)的功率。所以，閥殼的加工工藝的合理性，可行性，先進(jìn)性直接影響著整個(gè)蒸汽輪機(jī)的運(yùn)作情況。筆者介紹以高壓閥殼為研究對(duì)象，對(duì)此類(lèi)閥殼的加工方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，經(jīng)過(guò)三維數(shù)據(jù)的分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證實(shí)，此種閥殼的加工工藝是最合理和比較先進(jìn)的加工方法。

1 、高壓閥殼的結(jié)構(gòu)分析及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

閥殼是閥類(lèi)零部件的主要零件，在蒸汽機(jī)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(jī)構(gòu)主要由 4 個(gè)管子、4 個(gè)吊耳、一部分焊件構(gòu)成，材料為高合金鋼，內(nèi)部由多個(gè)曲面、臺(tái)階孔和焊接臍子組成，外部由多個(gè)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(tái)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(diǎn)分析

通過(guò)對(duì)高壓閥殼結(jié)構(gòu)和功用的分析，認(rèn)真的對(duì)圖紙進(jìn)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(gè)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(shí)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(shí)的難度不一樣的，一處是在管子的斜側(cè)面，加工時(shí)需要安裝萬(wàn)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(diǎn)解決措施

3．1 閥殼的加工工藝方案

針對(duì)閥殼的結(jié)構(gòu)、圖紙要求和加工難點(diǎn)，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(shí)以閥殼圖紙的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為基礎(chǔ)基準(zhǔn)，在劃線時(shí)，使用 3D 劃線儀對(duì)毛坯進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)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(jì)基準(zhǔn)) ，加工時(shí)，以管子中心和管子的腰線為對(duì)刀點(diǎn)，并且驗(yàn)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(guò)程中不出現(xiàn)加工過(guò)量的問(wèn)題。

( 2) 針對(duì)外部端面及外圓部分，尺寸公差及精度要求不高的，針對(duì)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(guò)程中刀具大小及加工參數(shù)的設(shè)定根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和毛坯量大小給定。

( 3) 針對(duì)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(jìn)行設(shè)計(jì)，加工坡口選擇圓弧銑刀，效率高，而且節(jié)約刀具費(fèi)。

( 4) 一次加工后，將焊件進(jìn)行焊接后，進(jìn)行熱處理，消除內(nèi)應(yīng)力，然后對(duì)焊件及管件進(jìn)行二次加工，本次加工，針對(duì)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(diǎn)的解決措施

通過(guò)對(duì)閥殼的加工難點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)真的分析，對(duì)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(jìn)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(jìn)行加工。由于主軸伸出太多，所以選用了較低的進(jìn)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(jī)床主軸為 160，刀的轉(zhuǎn)速為 800 r/min，背吃刀量為 1 mm，通過(guò)插補(bǔ)銑進(jìn)行加工。通過(guò)實(shí)際加工驗(yàn)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(jìn)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(shí)，選擇 315×14 的三面刃進(jìn)行加工，選用的機(jī)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(zhǎng)度為大于200;附件: 選擇萬(wàn)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(guò)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(guò)實(shí)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(yǔ)

介紹了高壓閥殼的加工工藝方法，經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)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(wèn)題簡(jiǎn)單化，滿足了圖紙的加工要求，而且在加工過(guò)程中，對(duì)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(lèi)閥殼的加工，也可以為其它產(chǎn)品的加工提供一些實(shí)用的方法，是值得借鑒和推廣的加工方法。

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