鑄造閥閥座孔鏜車專機設計實例分析

2013-10-13 11:50:58吳峰謝志遠

機械制造與自動化 2013年2期

吳峰，謝志遠

(1.江蘇方源集團有限公司，江蘇南京 210036;2.江蘇省船舶管系附件工程中心，江蘇常州 213355)

本文介紹一種專用于鑄造法蘭閘閥閥座孔鏜加工的專機，該專機具有對孔鏜加工精度保障度好，加工效率高，勞動強度低等優(yōu)點。

1 基本情況

某廠鑄造產品DN100法蘭閘閥(圖1)，材質HT200，月產量3 000套左右。閥體閥座孔D110+0.0540需要鏜加工。

圖1 DN100鑄鐵法蘭閘閥尺寸圖

2 現狀

原生產工藝中，閥體閥座孔使用車床CA6140等通用設備單機人工鏜孔，操作人員勞動量大，工序品質不穩(wěn)定。加工品質取決于操作人員的技能，受到操作人員的精神狀態(tài)的牽制，工序品質不穩(wěn)定，嚴重影響后續(xù)關鍵工序的品質合格率。單機操作，工作時間長，勞動量大，操作人員身體難以承受，班產150套/班，效率低。而專用機床適用于生產批量大，生產條件穩(wěn)定，技術要求明確的產品工序，因此為解決現存在的問題，特設計鑄鐵法蘭閘閥鏜孔專機。

3 設計方案

閘閥閥座孔鏜孔專機系統(tǒng)由床身，鏜車動力頭，分度回轉裝夾具，電器控制系統(tǒng)，液壓控制系統(tǒng)，操作控制系統(tǒng)、安全裝置以及其他輔助系統(tǒng)等組成(圖2)。

圖2 專機組合結構圖

專機動力系統(tǒng)采用油缸直驅式鏜削動力頭，通過三角帶傳動。鏜車動力頭系統(tǒng)見圖3。

圖3 油缸直驅式鏜車動力頭結構圖

本專機投資少，結構簡單，工序品質穩(wěn)定，加工效率高，操作人員勞動強度低。

4 分析

4.1 加工工藝

法蘭閘閥加工示意圖見圖4。

圖4 法蘭閘閥閥座孔加工示意圖

專機加工時，工件裝夾以已加工法蘭端面5和已加工閘閥出水孔4定位，鏜刀進刀到待加工部位閥座孔3進行加工;加工完畢后，卸下工件，以第二法蘭面定位，重復鏜加工另一端閥座孔。

4.2 定位裝置

定位部件是安裝平面和帶一定錐度的芯棒4，而且芯棒后面與高強度彈簧配合，在夾緊力的左右下，芯棒4可以自動回縮調整，確保安裝平面的貼合。采用前道工序已加工過的閥體法蘭面和鏜加工過的出水孔作為到位基準，通過平面平行度和軸向垂度兩個方向的基準控制，確保加工精度。定位裝置見圖5。

4.3 夾緊裝置

圖5 裝夾定位圖

夾緊裝置見圖5，夾緊裝置由夾緊拉桿3和夾緊爪6組成，通過液壓系統(tǒng)控制。通過操作控制手柄2，在液壓夾緊過程中夾緊拉桿3先自動回轉并后退，夾緊爪6回轉到與法蘭面上時(此時夾緊爪與法蘭面沒有接觸，避免了夾緊爪回轉時與法蘭面的摩擦力)，然后在液壓系統(tǒng)的作用下夾緊拉桿3平移后退，使夾緊爪6夾緊法蘭面，確保定位平面緊密貼合，芯棒定位到位。本夾緊爪的回轉設計，便于工件的裝卸。夾緊裝置工作流程見圖6。

圖6 夾緊裝置工作流程圖

4.4 刀具

本專機采用自制鏜刀，由自制刀桿和可換刀頭組成。刀頭選用通用硬質合金刀頭。刀桿安裝在油缸直驅式鏜車刀盤上。刀盤見圖7。

圖7 油缸直驅式鏜車刀盤

4.5 回轉裝置

專機工作臺采用液壓分度回轉工作臺。采用相對面兩工位。裝夾定位裝置見圖8。分度回轉裝置采用精密分度齒輪2，由液壓馬達齒輪4驅動，在回轉前，由液壓系統(tǒng)自動抬升分度齒輪2，使之產生浮動間隙，便于回轉。分度到位后，液壓系統(tǒng)自動泄壓，分度盤落下，與底座的預定位位置結合，固定分度定位位置。各工位夾緊裝置液壓系統(tǒng)采用獨立控制，每個裝夾部件上各有一個獨立的控制操作手柄。確保第一工位在加工工件的同時，第二工位能正常裝卸工件，有效的減少等待的輔助時間。回轉分度盤的動作流程見圖9。

圖8 回轉裝夾定位工位圖

圖9 分度盤動作流程圖

4.6 電氣控制系統(tǒng)

本控制系統(tǒng)采用PLC控制中心，使液壓系統(tǒng)，電器系統(tǒng)、安全控制等有效聯(lián)動(電氣控制原理圖略)。控制界面采用觸摸板，見觸摸屏控制面板主界面圖10。加工數據預先輸入后，操作人員僅需要操作觸摸屏控制子菜單界面圖11啟動按鈕，并可以通過狀態(tài)切換按鈕在手動和自動之間切換，簡單可靠。加工中心由PLC控制，品質由專機運行精度保障，工序品質穩(wěn)定，有效避免人的不穩(wěn)定因素的影響。