可調角度的楔式閘板車削夾具設計

黃成元，丁志，史海洲

江蘇萬恒鑄業有限公司 江蘇鹽城 224500

1 序言

閥門的用途極廣，在國民經濟中閥門是不可缺少的工業管路附件和設備之一[1]。閘閥是所有閥中最為常用的一種，在閥門總量中所占比例超過40%，是一般主支管道的首選閥種[2]。楔式閘閥的閘板密封面可采用本體或堆焊的硬密封面[3]，常用于高溫閥門，流道直通、流暢，流阻小，使用壽命長，廣泛應用于核電、石化和海洋工程等行業中接通或截斷管道中的介質。

2 現行楔式閘板車削夾具情況

楔式閘閥因楔角的存在使流道密封面的閥座楔角與閘板楔角在裝配時要高度吻合，這就要求密封配合的兩楔角面在加工時有較高角度精度要求。楔式閘板的楔角因工況要求單面斜度取1∶10、1∶12、1∶16或1∶20等多種，對應的單面楔角（半楔角）為5°43'、4°46'、3°35'和2°52'，也有取整數度數的5°、4°和3°或其他度數的，但一般都小于6°，因此常用閘板楔角就有11°26'、10°、9°32'、8°、7°10'、6°和5°44'等多種。不同口徑、不同磅級的楔式閘閥，其楔式閘板又會有不同的大小和不同的厚度，這樣和不同的楔角組合成多種型號的楔式閘閥。在現有技術中，每一型號的楔式閘板在車削時都要設計制造一種對應大小和對應楔角的車削夾具來滿足加工工藝的要求。對于閥門生產企業特別是專業閥門零部件代加工企業，就要準備多種楔式閘板車削夾具，只有在加工該型號楔式閘板時才能用到，平時不用時存庫，利用率極低。這樣不僅增加了夾具的庫存量和管理難度，調用時也容易出錯，而且增加了生產成本和資源浪費。

3 可調角度的楔式閘板車削夾具設計

筆者所在公司為專業閥門零部件代加工企業，生產的多為CAMERON、DRESSER、TRILLIUM等著名企業的流體控制部件。在楔式閘板這一領域，楔角的度數有多種，為此我們設計制造了可調角度的楔式閘板車削夾具，以適應不同口徑、不同磅級和不同楔角的楔式閘板加工。

以用于高溫工況的硬密封楔式閘閥為例，根據楔式閘板的車削工況要求設計的可調節角度楔式閘板密封面車削夾具，其結構如圖1所示。

圖1 可調角度的楔式閘板車削夾具

1）連接座夾緊固定在車床自定心卡盤中，連接座上安裝調角轉盤，調角轉盤上裝有可換墊塊，被車工件楔式閘板安裝在可換墊塊上，在下部有兩根可調下支承螺釘，上部有對位塊，兩側各有1件壓板。

2）作為優選例，調角轉盤和連接座通過半徑相等、長度相等的外、內圓柱面B定位，為了便于連接座的內圓柱面B制造，在其兩邊端面處可以倒適當圓角，調角轉盤外圓柱面B亦倒相等圓角。

3）調角轉盤和連接座由高強度中心螺釘來聯接，中心螺釘球面墊片和調角轉盤凹接觸面有相等半徑的球面C，以適應調節楔角θ時的螺釘聯接。

4）調節楔角θ時，可先拆下兩只下支承螺釘。在可換墊塊上安裝標準楔角θ的方形有中孔的標準楔塊（見圖2），其底部平面E緊貼下支承螺釘支座的頂面D（因半楔角的存在，只是單邊接觸即可），并用兩側壓板適當夾緊，適當擰緊中心螺釘，重復調整下部1根下調節螺釘和上部兩根上調節螺釘，使調角轉盤繞車床徑向軸線Y旋轉一楔角θ，手動旋轉車床主軸，用百分表校正標準楔塊的右平面，使其與車床主軸X垂直，擰緊中心螺釘、下調節螺釘、鎖緊螺母和上調節螺釘，拆下標準楔塊，旋入兩只下支承螺釘，根據閘板大小調整伸出長度，并保持伸出量（螺釘伸出端到頂面D的距離）相等后鎖緊，換裝被車工件楔式閘板。

圖2 標準楔塊

5）通過調節下支承螺釘使楔式閘板的密封加工面上的A軸線與車床主軸X同軸，對準楔式閘板安裝閥桿的T形槽插入對位塊，使楔式閘板的中心對稱面與車床徑向軸線Y垂直，交替夾緊兩側壓板后取下對位塊。

6）下支承螺釘增加了每一種夾具加工楔式閘板的大小范圍，可跨口徑設計制造不同大小的夾具，以分段滿足相鄰兩口徑的楔式閘板密封加工面的車削。通過調節下支承螺釘以適應車削相鄰口徑的楔式閘板，其每段跨口徑夾具按本段中大口徑楔式閘板尺寸設計，下支承螺釘的適應調節范圍為0～30mm，具體口徑分段為1in（1in＝25.4mm）、2in、3in，4in、6in，8in、10in，12in、14in，16in、18in，這樣就節省了一半的夾具。

7）每種夾具可配套不同厚度、不同接觸面和不同硬度的可換墊塊，以適應粗、精車削不同厚度的或堆焊密封面前、后的楔式閘板。楔式閘板的磅級越高，其厚度越大，可選薄一點的可換墊塊，粗面定位時選硬度低、點接觸的可換墊塊；反之亦然，可換墊塊厚度為4～20mm。

8）在有楔角θ時，為了使壓板夾緊更可靠，用一對壓板球面墊片和壓板球頭螺釘配套壓板螺柱螺母使用，并根據跨口徑需要，按不同大小的楔式閘板在調角轉盤上加工對應的壓板螺柱螺母的螺紋孔和配套不同長度的壓板。

9）為了車削平衡，可根據楔式閘板實際情況，在連接座上部或者下部配相應的配重。

10）特別要說明的是：在制造和組裝夾具時，應保證下支承螺釘支座的頂面D與調角轉盤圓柱面B的軸線（即車床徑向軸線Y）平行，這樣用標準楔塊調節楔角θ時，不會產生因繞車床主軸X的角度而引起楔角的變化。

4 結束語

可調角度的楔式閘板車削夾具為成組夾具，通過組合能適應多品種，不同口徑、不同磅級和不同楔角的楔式閘板密封面粗、精車削或密封面堆焊前、堆焊后的車削，大幅度減少楔式閘板的車削夾具設計、制造量和管理環節，節約生產資源和生產成本，同時作為優選例的圓柱面定位，簡化了夾具結構，使定位可靠，夾具剛性好，車削平穩。