閥體機械加工工藝的分析

鄧鑫

哈電集團哈爾濱電站閥門有限公司 黑龍江哈爾濱 150000

1 閥體材料的選擇及應用場合

閥體材料的選擇，首先需要對流體介質的兩個性能加強重視，分別是物理和化學性能。物理性能主要就是工作壓力以及環境溫度；化學性能主要就是腐蝕性以及密封性。較為常用的材料有：鑄鐵、鑄鋼、碳鋼、不銹鋼，銅等。選擇原則：中低壓力、工作溫度低于300℃，結構較為復雜，一些尺寸較大的閥體一般使用鑄造工藝進行閥體的加工。隨著科學技術的發展，不銹鋼閥門獲得了普遍應用，不銹鋼閥門成本很好，對于技術的要求也很高。

1.1 鑄鐵閥體

鑄鐵閥體主要有灰口鑄鐵閥體和球墨鑄鐵閥體。灰口鑄鐵自身的含碳量很高，強度較大，塑性和韌性比較低，成本較小，價格低廉，可以應用在一些要求不高的場合；球墨鑄鐵采用球化以及孕育處理獲得球狀石墨，和灰口鑄鐵比較，能夠對鑄鐵的機械性能提升，強度也非常高，韌性和塑性較好[1]。

1.2 碳鋼閥體

碳鋼閥體主要有鑄鋼和鍛鋼閥體，由于碳鋼的碳含量比較低，和鑄鐵比較，強度以及硬度通常都很高，有著很好的可鍛性以及焊接性，為了可以將其綜合性能提升，一般在碳鋼當中進行相關合金元素的加入，比如，比較常見的牌號有：WCB、ZG25、16Mn等。

2 閥體的加工工藝分析

閥體作為型腔體的一種異形件，在實際的閥體加工當中，需要對工件定位以及裝夾和振動等工藝加強重視。閥體加工面一般和類似于法蘭加工和閥體內部的閥座孔等加工。左右兩端的法蘭需要和外部的管道進行連接，中間的法蘭需要和閥蓋進行連接，以此將閥桿的運動進行支撐[2]。

2.1 閥體技術要求分析

①閥體內腔的閥座精度要求很好，尺寸精度要求一般為H8級，與法蘭端面定位孔的同軸度控制在0.03mm之內。②法蘭斷面和基準孔之間的垂直度盡可能的控制在0.05mm之內，左右兩端的法蘭，其同軸度控制在0.05mm之內。③各個法蘭上的螺紋孔相對于基準軸線的位置度控制在0.05mm之內。④閥座孔的表面粗糙度Ra值小于1.6μm，法蘭端面及內孔的表面粗糙度Ra值小于1.6μm。

2.2 閥體加工設備的選擇

在對加工設備選擇中，需要按照閥體結構特點以及技術要求和生產類型等，在確保加工精度符合要求的基礎上，對加工設備合理選擇。閥體盡管作為一種異構體，但是其加工面還是需要以回轉體為主。結合工序集中和粗精加工分開原則：閥體粗加工當中盡可能選取臥式車床。在臥式車床中進行閥體的加工，其作為一個懸臂梁裝夾，還需要配置專用夾具和相關配重，以此對于工件在旋轉當中的離心力和位移進行減少；其次，在閥體內部加工當中，刀具自身的伸長量和刀桿的剛度中產生的振動，相對于閥體加工質量有著非常大的影響，因此閥體粗加工盡可能采用臥式加工車床。在閥體精加工當中，通常使用加工中心較為合適，在實際的精加工當中，因為余量往往較小，因此夾緊力也需要有效減少。在實際的精加工中，工作臺只進行直線運動，防止了由于旋轉而出現的誤差，同時加工中心主軸自身的剛性和數控技術的特點，確保了閥體加工質量符合要求[3]。

3 閥體的加工質量分析

閥體加工質量主要有尺寸精度、表面粗糙度及形位公差。在這當中，形位公差基本上都是由工件定位裝夾和機床設備自身性能來決定。在加工工藝和設備保證的基礎上，對切削用量合理選擇，確保閥體的精度和表面粗糙度符合要求。切削用量作為切削運行中進行衡量的參數。對切削用量的合理選取，可以將機床和刀具的使用性能最大化呈現，在確保工件加工質量符合要求的基礎上，將生產效率提升。

機械加工當中主要分為粗加工和精加工。粗加工的主要目的就是通過減少的時間將工件大部分余量進行切削，從而給精加工留有一定的余量，因此可以選取較大的切削深度，并且再選擇比較大的進給量，最后對切削速度合理選取。精加工的主要目標就是確保工件加工質量符合要求，盡可能選取較大的切削速度，對進給量保持較小，對切削深度合理選擇。

4 數控技術在閥體加工中的應用

隨著當前數控技術的發展，數控自動化對于手動操作模式進行了替代，數控車床對普通車床進行了替代，加工中心對普通銑床和鉆床等進行了替代。數控技術有自動化程度以及加工精度和生產效率高等特點，然而數控設備投資較大，對于人員的要求也很好。這些因素在一定意義上對于數控技術的發展有所制約。在實踐生產當中，閥體加工使用普通和數控設備結合的方式；粗加工使用普通車床，精加工使用數控設備。但是數控刀具在普通車床當中被廣泛應用，從而對生產效率可以提升。數控刀具是濕加工，其處于封閉的環境，普通設備是在開放式的環境中加工，若是冷卻不充分，對于刀具的使用壽命有著很大的影響。

按照加工工序集中性的原則，在閥體精加工當中，使用加工中心可以將數控技術的優勢體現出來。工件實施一次性的裝夾，閥體法蘭斷面和外圓、內孔及法蘭圓周上的螺紋孔都可以一次性加工完成。如果采用功能強大的數控設備組建成自動化生產線，就可以使得工件從毛坯到產品一次性完成。若是閥體的材料為鑄鐵，在加工設備的選擇中盡可能不采用數控機床。由于鑄鐵加工環境很惡劣，很難冷卻，散熱慢以及刀具的磨損較快，對于數控設備有著很大的影響。若是加工余量比較大，可以選取耐磨損以及耐高溫的立方氮化彭（CBN）刀具。

5 結語

在閥門加工工藝系統中，閥體加工工藝是非常重要的一部分，對閥體加工工藝的分析，以此將閥體加工工藝規程進行優化，以及對于數控技術的合理應用，不但可以確保閥體加工質量符合要求，還可以將生產效率提升，從而確保閥體加工質量符合要求。