CN111283383B - 一种超大型低温阀体的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超大型低温阀体的制造方法，包括以下步骤：五通接头锻件进行粗加工及对接坡口加工；对方圆管及阀盖锻件进行精加工及对接坡口加工；利用工装将方圆管与五通接头进行固定后，采用手工氩弧焊方法将方圆管与阀盖焊接在一起，再将五通接头与方圆管进行焊接；阀体焊接完成后进行另一端法兰的加工。本发明具有焊接变形小，制造精度高，尺寸稳定性好，工件装夹次数少，加工成本低的优点。
Description
技术领域
本发明属于阀体制造技术领域，具体涉及一种超大型低温阀体的制造方法。
背景技术
阀体是流体运输的必备部件，阀体轴线精度、法兰密封面精度、-196℃低温尺寸稳定性需满足设计要求。传统的阀体一般外形尺寸简单并在常温下进行使用，其加工方法是先在机床上完成机械加工，然后取下阀体工件并在密封面上按技术要求堆焊制定材料，再上机床加工到尺寸要求，最后上磨床对密封面进行磨削。但是阀体在制造过程中重新装夹定位都会存在误差，并且在-196℃低温下尺寸稳定性不足，最终导致阀体的尺寸精度无法达到设计要求。
本阀体由五通接头、方圆管和阀盖焊接后再加工而成，经过深冷处理后，能在-196℃工况下稳定的工作。
发明内容
本发明的目的是解决传统阀体的制造方法存在的轴线定位误差大、低温稳定性不足、尺寸精度无法达到设计要求和加工的阀体密封精度一致性差的技术问题，提供一种阀体制造方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为： 一种超大型低温阀体的制造方法，它包括以下步骤：
（1）阀体毛坯的备料：零件毛坯整体分为五通接头、方圆管、阀盖三段进行锻造备料；
（2）阀体毛坯的检查：在进入机加工阶段之前，对毛坯外形尺寸及质量进行检查，保证加工余量足够及不允许有铸造缺陷。
（3）阀体毛坯的加工：上机床进行五通接头、方圆管及阀盖的加工，其中五通接头法兰连接面留加工余量。
（4）阀体的固定：利用工装将五通接头、方圆管及阀盖进行固定，保证轴线一致。
（5）阀体的焊接：采用手工氩弧焊的方法先将将五通接头与四根方圆管进行焊接，焊完后进行校直，保证轴线平行度满足要求，再将阀盖与方圆焊接在一起。
（6）阀体的深冷处理：将阀体置于深冷设备中进行-196℃深冷处理，保证阀体在低温工况下的尺寸稳定性。具体步骤如下：A、将工件吊入深冷箱中，安装好热电偶，并根据零件高度安装好液位计；B、第一轮降温回温：通过风机向深冷箱中注入低温氮气，对工件进行缓慢降温，待工件降温至-180℃后，再向箱体内注入液氮，并使其完全浸泡工件，待工件完全降温至液氮温度后，继续浸泡不少于30min；浸泡完后向箱体内吹扫常温干燥空气（或氮气）进行回温。C、第二轮降温回温：待工件回到常温，静置3小时后进行第二轮降温回温过程（操作同上）；D、第三轮降温回温：待工件回到常温，静置3小时后进行第三轮降温回温过程（操作同上）；E、待工件完全回温后，将工件从箱体内吊出。
（7）阀体的精加工：零件采用工装进行辅助装卡支撑并定表卡压，在机床上进行端面法兰及阀体端面的精加工，加工连接孔，确保各个阀孔轴线的平行。
（8）清洗检查：对阀体进行清洗，并检查零件公差尺寸及形位公差。
所述阀体由五通接头、四个方圆管和四个阀盖焊接后再加工而成，其中五通接头的四个接口位于五通接头的一端，并分别与四个方圆管的一端焊接连接，五通接头的另外一个接口位于五通接头的另一端，四个阀盖分别焊接在四个方圆管的另一端；所述步骤（4）的工装包括工装1、工装2和工装3；
工装1是由上、下两半部分组成的哈弗式结构，在上、下两半部分之间具有四个由位于上半部分的半圆槽和位于下半部分的半圆槽组成的圆槽，所述四个圆槽与五通接头一端的四个接口位置对应一致；使用时先将下半部分用压板压紧，再将四个阀盖依次放置在半圆槽中，盖上工装1上半部分，通过螺钉锁紧压块将上、下两部分连接在一起，从而对四个阀盖的相对位置及轴线进行定位，避免阀盖与方圆管焊接时轴线发生变形；
工装2是由上、下两半部分组成的哈弗式结构，并根据五通接头一端的四个接口位置对应关系的实际情况制造成前后及高低不同的两个组件，在每个组件的上、下两半部分之间各具有二个由位于上半部分的半圆槽和位于下半部分的半圆槽组成的圆槽，所述二个圆槽与五通接头一端的四个接口中的二个接口位置对应一致；使用时先将下半部分用压板压紧，再将四根方圆管依次放置在半圆槽中，调整好轴线位置后，盖上工装2上半部分，通过螺钉锁紧压块将上、下哈弗部分连接在一起，从而起到对方圆管轴线定位的作用；
工装3是由底板跟支撑板焊接而成的结构，使用时通过螺钉将其与五通接头连接在一起，底板通过压板压紧，从而对五通接头的轴线位置进行定位；
焊接时先将工装3固定在工作台上，用压板压紧，再安装工装2，试装方圆管与五通接头进行对接，轴线调整到位后，将工装2用压板压紧后，进行四根方圆管与五通接头的焊接；最后安装工装1，试装四个阀盖依次与四根方圆管进行对接，轴线对齐后，将工装1用压板固定，进行阀盖与方圆管的焊接，焊接完后，拆掉工装1、2、3。
由于本发明采用了上述技术方案，解决了传统阀体的加工方法中存在的焊接过程中轴线精度定位差、重复装夹定位误差大、-196℃低温尺寸稳定性不足等技术问题。与背景技术相比，本发明利用工装及手工氩弧焊的方法，减少了焊接变形，从而保证了轴线定位精度。在机床上只进行两次装夹，利用工装辅助支撑及定位，降低了重复装夹定位误差。通过-196℃深冷处理，在精加工前对零件进行稳定化处理，避免在低温工况下发生变形。
附图说明
图1为本发明阀体焊接前固定五通接头、方圆管及阀盖的工装结构示意图；
图2为图1的A-A视图；
图3为图1的B-B视图；
图4为图1的C-C视图；
图5为本发明阀体精加工时所用工装1的结构示意图
图6为图5的左视图；
图7为本发明阀体精加工时所用工装2的结构示意图
图8为图7的左视图；
图9为本发明阀体精加工时所用工装3的结构示意图
图10为图9的左视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细说明：本发明超大型低温阀体的制造方法，该阀体由五通接头4、方圆管5和阀盖6焊接后再加工而成（参见图1-4），包括以下步骤：
（1）阀体毛坯的备料：零件分为五通接头、方圆管和阀盖三段毛坯进行锻造备料；
（2）阀体毛坯的检查：在进入机加工阶段之前，对毛坯外形尺寸及质量进行检查，保证加工余量足够及不允许有铸造缺陷；
（3）阀体毛坯的加工：上机床进行五通接头、方圆管及阀盖的加工，其中五通接头法兰连接面留加工余量；
（4）阀体的固定：参见图1-10，利用工装将五通接头、方圆管及阀盖进行固定，保证轴线一致；
（5）阀体的焊接：采用手工氩弧焊的方法先将将五通接头与四根方圆管进行焊接，焊完后进行校直，保证轴线平行度满足要求，再将阀盖与方圆管焊接在一起；
（6）阀体的深冷处理：将阀体置于深冷设备中进行-196℃深冷处理，具体步骤如下：A、将工件吊入深冷箱中，安装好热电偶，并根据零件高度安装好液位计；B、第一轮降温回温：通过风机向深冷箱中注入低温氮气，对工件进行缓慢降温，待工件降温至-180℃后，再向箱体内注入液氮，并使其完全浸泡工件，待工件完全降温至液氮温度后，继续浸泡不少于30min；浸泡完后向箱体内吹扫常温干燥空气（或氮气）进行回温。C、第二轮降温回温：待工件回到常温，静置3小时后进行第二轮降温回温过程（操作同上）；D、第三轮降温回温：待工件回到常温，静置3小时后进行第三轮降温回温过程（操作同上）；E、待工件完全回温后，将工件从箱体内吊出。
（7）阀体的精加工：参见图1，零件采用工装进行辅助装卡支撑，在机床上进行端面法兰及阀体端面的精加工，并加工连接孔，确保各个阀孔轴线的平行；
（8）清洗检查：对阀体进行清洗，并检查零件公差尺寸及形位公差，若出现超差通过校直保证轴线平行度满足要求。
参见图1-4，本发明所述阀体由五通接头4、四个方圆管5和四个阀盖6焊接后再加工而成，其中五通接头4的四个接口位于五通接头的一端，并分别与四个方圆管5的一端焊接连接，五通接头4的另外一个接口位于五通接头的另一端，四个阀盖6分别焊接在四个方圆管的另一端；所述步骤（4）的工装包括工装1、工装2和工装3；
如图5-6所示，工装1是由上、下两半部分组成的哈弗式结构，在上、下两半部分之间具有四个由位于上半部分1.1的半圆槽和位于下半部分1.2的半圆槽组成的圆槽1.3，所述四个圆槽1.3与五通接头4一端的四个接口位置对应一致；使用时先将下半部分1.1用压板压紧，再将四个阀盖6依次放置在半圆槽1.3中，盖上工装1上半部分1.1，通过螺钉9锁紧压块8将上、下两部分连接在一起，从而对四个阀盖6的相对位置及轴线进行定位，避免阀盖6与方圆管4焊接时轴线发生变形；
如图7-8所示，工装2是由上、下两半部分2.1、2.2组成的哈弗式结构，并根据五通接头一端的四个接口位置对应关系的实际情况制造成前后及高低不同的两个组件2.4、2.5，在每个组件的上、下两半部分2.1、2.2之间各具有二个由位于上半部分的半圆槽和位于下半部分的半圆槽组成的圆槽2.3，所述二个圆槽2.3与五通接头4一端的四个接口中的二个接口位置对应一致；使用时先将下半部分2.2用压板压紧，再将四根方圆管5依次放置在半圆槽中，调整好轴线位置后，盖上工装2上半部分2.1，通过螺钉9锁紧压块8将上、下哈弗部分连接在一起，从而起到对方圆管轴线定位的作用；
如图9-10所示，工装3是由底板3.1跟支撑板3.2焊接而成的结构，使用时通过螺钉将其与五通接头连接在一起，底板通过压板压紧，从而对五通接头的轴线位置进行定位。
焊接时先将工装3固定在工作台上，用压板压紧，再安装工装2，试装方圆管与五通接头进行对接，轴线调整到位后，将工装2用压板压紧后，进行四根方圆管与五通接头的焊接；最后安装工装1，试装四个阀盖依次与四根方圆管进行对接，轴线对齐后，将工装1用压板固定，进行阀盖与方圆管的焊接，焊接完后，拆掉工装1、2、3。
实施实例1
本实施实例中的五通接头机械加工方法，它包括以下步骤：
（1）毛坯进行锻造备料；
（2）粗镗、粗车外圆及平面，加工至工序图尺寸；
（3） 在数控加工中心上进行编程加工，在一次装卡状态下加工四根方圆管接口及坡对接口，保证轴线平行。
实施实例2
本实施实例中的方圆管机械加工方法，它包括以下步骤：
（1） 毛坯进行锻造备料；
（2） 粗镗、粗车外圆、孔及平面，加工至工序图尺寸；
（3） 在深孔钻上进行镗孔，保证与两端工艺基圆壁厚尺寸一致；
（4） 车四方尺寸至外圆图纸要求，保证壁厚均匀；
（5） 铣阀体端面四方尺寸及安装孔，连接面留余量5mm，孔直径方向留余量10mm。
实施实例3
本实施实例中的阀体机械加工方法，它包括以下步骤：
（1）阀盖、五通接头及方圆管焊接成一体；
（2） 粗铣方形平面一刀下，镗轴线各孔，直径上留余量6mm；翻面加工另外一侧方形平面及孔；
（3）深冷处理；
（4）精铣方形平面及镗轴线各孔至图纸要求，翻面加工另外一侧方形平面及孔。
Claims (2)
1.一种超大型低温阀体的制造方法，该阀体由五通接头、四个方圆管和四个阀盖焊接后再加工而成，其中五通接头的四个接口位于五通接头的一端，并分别与四个方圆管的一端焊接连接，五通接头的另外一个接口位于五通接头的另一端，四个阀盖分别焊接在四个方圆管的另一端；包括以下步骤：
（1）阀体毛坯的备料：零件分为五通接头、方圆管和阀盖三段毛坯进行锻造备料；
（2）阀体毛坯的检查：在进入机加工阶段之前，对毛坯外形尺寸及质量进行检查，保证加工余量足够及不允许有铸造缺陷；
（3）阀体毛坯的加工：上机床进行五通接头、方圆管及阀盖的加工，其中五通接头法兰连接面留加工余量；
（4）阀体的固定：利用工装将五通接头、方圆管及阀盖进行固定，保证轴线一致；
所述工装包括工装一（1）、工装二（2）和工装三（3）；
工装一（1）是由上、下两半部分组成的哈弗式结构，在上、下两半部分之间具有四个由位于上半部分的半圆槽和位于下半部分的半圆槽组成的圆槽，四个圆槽与五通接头一端的四个接口位置对应一致；使用时先将下半部分用压板压紧，再将四个阀盖依次放置在半圆槽中，盖上工装一（1）上半部分，通过螺钉锁紧压块将上、下两部分连接在一起，从而对四个阀盖的相对位置及轴线进行定位，避免阀盖与方圆管焊接时轴线发生变形；
工装二（2）是由上、下两半部分组成的哈弗式结构，并根据五通接头一端的四个接口位置对应关系的实际情况制造成前后及高低不同的两个组件，在每个组件的上、下两半部分之间各具有二个由位于上半部分的半圆槽和位于下半部分的半圆槽组成的圆槽，二个圆槽与五通接头一端的四个接口中的二个接口位置对应一致；使用时先将下半部分用压板压紧，再将四根方圆管依次放置在半圆槽中，调整好轴线位置后，盖上工装二（2）上半部分，通过螺钉锁紧压块将上、下哈弗部分连接在一起，从而起到对方圆管轴线定位的作用；
工装三（3）是由底板跟支撑板焊接而成的结构，使用时通过螺钉将其与五通接头连接在一起，底板通过压板压紧，从而对五通接头的轴线位置进行定位；
焊接时先将工装三（3）固定在工作台上，用压板压紧，再安装工装二（2），试装方圆管与五通接头进行对接，轴线调整到位后，将工装二（2）用压板压紧后，进行四根方圆管与五通接头的焊接；最后安装工装一（1），试装四个阀盖依次与四根方圆管进行对接，轴线对齐后，将工装一（1）用压板固定，进行阀盖与方圆管的焊接，焊接完后，拆掉工装一（1）、工装二（2）和工装三（3）；
（5）阀体的焊接：采用手工氩弧焊的方法先将五通接头与四根方圆管进行焊接，焊完后进行校直，保证轴线平行度满足要求，再将阀盖与方圆管焊接在一起；
（6）阀体的深冷处理：将阀体置于深冷设备中进行-196℃深冷处理；
（7）阀体的精加工：零件采用工装进行辅助装卡支撑，在机床上进行端面法兰及阀体端面的精加工，并加工连接孔，确保各个阀孔轴线的平行；
（8）清洗检查：对阀体进行清洗，并检查零件公差尺寸及形位公差，若出现超差通过校直保证轴线平行度满足要求。
2.根据权利要求1所述的超大型低温阀体的制造方法，其特征在于：步骤（6）将阀体置于深冷设备中进行-196℃深冷处理是指， A、将工件吊入深冷箱中，安装好热电偶，并根据零件高度安装好液位计；B、第一轮降温回温：通过风机向深冷箱中注入低温氮气，对工件进行缓慢降温，待工件降温至-180℃后，再向箱体内注入液氮，并使其完全浸泡工件，待工件完全降温至液氮温度后，继续浸泡不少于30min；浸泡完后向箱体内吹扫常温干燥空气或氮气进行回温；C、第二轮降温回温：待工件回到常温，静置3小时后重复步骤B进行第二轮降温回温过程；D、第三轮降温回温：待工件回到常温，静置3小时后重复步骤B进行第三轮降温回温过程；E、待工件完全回温后，将工件从箱体内吊出。
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