CN112475815B - 一种球阀阀体的加工工艺及其加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀体加工的技术领域，其包括一种球阀阀体的加工工艺，具体为以下步骤：首先利用胎模锻的方法锻造出阀体的毛坯件，利用转移装置将毛坯件运至加工生产线处，将毛坯件一端夹装在定位夹装组件内，对另一端进行相应的镗孔、钻孔、车端面等加工过程，然后换面夹装，再次进行上述加工步骤；还包括一种用于上述球阀阀体的加工设备，包括加工生产线，加工生产线包括工作台以及设置在工作台表面的移动机构以及用于驱动移动机构的驱动组件，在移动机构中设置有定位夹装组件。本发明对于阀体毛坯的定位夹装次数较少，并且定位夹装组件可沿工作台进行往返运动，能够有效提高阀体加工的生产效率。

Description

一种球阀阀体的加工工艺及其加工设备

技术领域

本发明涉及球阀生产加工的技术领域，尤其是涉及一种球阀阀体的加工工艺及其加工设备。

背景技术

球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向，它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。球阀以其耐磨性好、密封性好、以及使用寿命长等优点被广泛应用于长线路运输、高压运输场合。在我国球阀被广泛的应用在石油运输、化工生产、造纸、水电力等行业。阀体是球阀中的重要组成部件，阀体与球体、阀座密封圈一起形成密封，能够有效承受介质的压力。

目前球阀在加工过程中一般需要经历切削、磨削、打磨等多个过程，每个过程对应不同的加工设备，在前道工序完成后需要将待加工的阀体移至另一个加工设备内，并重新进行加工定位，然后再进行相应的加工工序。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：用于石油管道的球阀都很大，质量也较重，需要用到航车等大型机械，且在多次移动时并不方便；每次运至下一个加工设备还要重新进行定位夹装，整体来说较为浪费时间，加工效率较低。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种球阀阀体的加工工艺及其加工设备，其具有能够有效提高加工效率的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种球阀阀体的加工工艺，包括以下步骤：

第一步.原料准备；

1.1．采用碳素钢棒料将锻造成型出阀体毛坯；

1.2．对锻造后的阀体毛坯进行热处理；

第二步.夹装定位；

2.1.利用转移装置(6)将锻造后的阀体毛坯运至加工生产线(1)处；

2.2.利用定位夹装组件(3)将阀体的一端夹持定位,定位夹装组件(3)可沿加工生产线(1)进行移动；

第三步.一端加工；

3.1.在加工生产线(1)上利用先将阀体上多余的量进行初步铣削去除，进行一端的车端面以及外圆的加工，并加工出倒角；

3.2.在阀体上进行相应的钻孔、开槽；

3.3.对阀体进行进一步磨削，直到达到一定尺寸要求；

3.4.对阀体进行内外抛光处理；

第四步.另一端加工；

4.1. 工作人员利用转移装置(6)将阀体进行换端面定位夹装；

4.2．按照第三步的步骤进行另一端相对应的加工过程；

4.3.卸料。

通过采用上述技术方案，阀体在加工生产线上进行一次夹装后依次由相应的加工车床进行加工，先将除了夹装部分的其它部分完全加工至所需要的精度，然后再进行第二次夹装，利用其他加工车床将初始夹装的部分加工完毕，最终得到成品，中间只需要换一次夹装方式，整体加工过程夹装次数少；定位夹装组件可带动阀体毛坯进行沿加工生产线的长度方向的移动，不需要频繁的进行取下阀体再重新夹装移动的过程，进而提高了加工效率；并且支撑柱两端均可以定位夹装阀体，在加工时工作台两侧的加工车床同时进行两个阀体的加工过程，极大的提高了加工效率。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一步中的锻造过程采用胎模锻。

通过采用上述技术方案，一方面采用胎模锻的形式使得锻件形状由胎膜控制，提高了坯料成形的速率，进而提高了生产效率；另一方面采用胎模锻使得锻件的加工余量较少，锻造过后的毛坯尺寸形状较接近最终尺寸，这样既可节省金属材料，又能减少机加工工时。综上，有效提高了加工的效率。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：其中第二步以及第三步中的所述加工生产线包括工作台，所述工作台长度方向两侧的均设置有加工设备,所述工作台上设置有移动机构；所述移动机构包括平行设置在工作台上表面的多根直线导轨、滑动设置在多根直线导轨上的移动块以及用于驱动移动块滑移的驱动组件，所述直线导轨的长度方向平行工作台的长度方向，所述移动块上设置有定位夹装组件；所述定位夹装组件包括水平贯通移动块设置的支撑柱以及分别设置在支撑柱长度方向两端的三爪卡盘，所述支撑柱的长度方向沿着工作台的宽度方向设置。

通过采用上述技术方案，在将阀体毛坯夹装在定位夹装组件上之后，移动机构可带动夹装定位组件进行沿着工作台长度方向的运动，进而带动待加工的阀体毛坯沿着工作台的直线方向运行，避免了多次更换夹装，在需要进行对应部分的加工时只需要利用驱动组件将阀体移动到相应的加工设备处即可，提高了工作效率。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述工作台的上表面位于直线导轨长度方向的两侧均设置有支撑轨道，所述支撑轨道的长度方向沿着工作台的长度方向设置，所述支撑轨道上滑动连接有支撑板，所述支撑板靠近移动块的一侧上表面竖直设有立板，所述三爪卡盘贯穿立板并通过轴承同轴转动连接在立板内。

通过采用上述技术方案，阀体不仅可以由三爪卡盘进行固定，并且可以在支撑板上设置相应的夹具，进而将阀体毛坯竖直定位夹装在支撑板上，方便了加工过程，提高了加工效率。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述移动块内设置有空腔，所述移动块上设置有驱动支撑柱旋转的旋转组件，所述旋转组件包括设置在移动块上表面的伺服电机、设置在支撑柱中部外侧壁上的从动齿轮以及设置在伺服电机输出轴外侧壁上的主动齿轮，所述伺服电机的输出轴贯穿移动块的上表面竖直向下设置，所述主动齿轮与从动齿轮啮合，所述支撑柱与移动块的接触部位通过轴承转动连接在移动块内。

通过采用上述技术方案，支撑柱可以沿着其轴线进行旋转运动，进而带动支撑柱两端的三爪卡盘进行转动，在加工时更加的方便，三爪卡盘配合加工设备可以方便的更换不同的方位角度，方便了加工设备的加工过程，进而提高了工作效率。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述移动块沿支撑柱长度方向的两侧面设置有固定凸台，所述固定凸台远离移动块的一端口径小于另一端的口径。

通过采用上述技术方案，凸台的设定提高了支撑柱旋转的稳定性，进而提高了三爪卡盘的稳定性，避免了加工过程产生不稳的现象，提高了生产效率。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述工作台上表面位于直线导轨与支撑轨道之间开设有去屑槽，所述去屑槽底面向工作台长度方向两侧的竖直侧面均贯通有倾斜槽，所述倾斜槽的出口处设置有集屑盒。

通过采用上述技术方案，去屑槽以及集屑盒能够方便及时的将加工过程中产生的碎屑进行收集，保证加工的顺利进行，避免碎屑的影响，提高了加工效率。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第二步中的转移装置包括水平设置的承托板、设置在承托板下表面的多个滚轮、设置在承托板上表面的支撑架，所述支撑架上设置有用于提拉阀体的提升组件。

通过采用上述技术方案，该种转移装置取代了体积庞大的航车以及使用不便的叉车，在需要移动吊起阀体时，只需要将卷扬机的绳索绑扎在阀体的外侧，利用卷扬机即可将阀体方便的吊起，极大地减少了设备投入以及将阀体移动时的时间，该种设备体积较小，经济效益高，可以适应多种场合，更便于使用，更有效的提高了工作效率。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述承托板上竖直设置有多个限位块，所述限位块设置为弧形块，所述限位块之间形成横截面为圆形的夹持空间。

通过采用上述技术方案，阀体的重量较大，在转移装置进行移动时，阀体会出现移位等不安全的情况，而限位块可以有效的将阀体固定，避免阀体移位，提高了转移过程中的安全性能，保证加工过程有效安全的进行。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：每个所述限位块的底部均设置有锁紧槽，每个所述限位块的底端水平连接有锁紧块，所述锁紧块滑动连接在锁紧槽中，所述锁紧块上开设有多个锁紧孔，所述锁紧槽的底面开设有多个定位螺纹孔。

通过采用上述技术方案，限位块可以适应不同尺寸的阀体，提高了转移装置的适用范围，进而保证加工的高效进行。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过将阀体先进行一端夹装，另一端进行完全加工，然后进行一次翻转，然后加工另一端面，中间只变换一次夹装，减少了繁琐的夹装过程以及转运过程；支撑柱通过移动机构以及定位夹装组件沿着工作台的长度方向进行滑移，其两端的阀体同时被加工，综上极大的提高了加工效率；

2.通过设置转移装置，使得阀体仅有的一次转运过程更加的轻松方便，极大的节省了转运耗时，提高了加工效率；

3.通过将支撑柱设为可绕其轴线旋转以及增设支撑板的设置，使得阀体可以以不同的角度被加工，更加方便了加工过程，提高了加工效率。

附图说明

图1是加工生产线的整体结构示意图；

图2是用于体现移动机构的示意图；

图3是图2沿其轴线的剖视图；

图4是用于体现转移装置的示意图；

图5是图4中A部分的局部放大图。

图中，1、加工生产线；11、工作台；111、支撑轨道；112、支撑板；113、立板；2、移动机构；21、直线导轨；22、移动块；23、驱动组件；231、固定块；232、螺纹杆；233、连接块；234、第一伺服电机；3、定位夹装组件；31、支撑柱；32、三爪卡盘；4、旋转组件；41、第二伺服电机；42、主动齿轮；43、从动齿轮；5、固定凸台；6、转移装置；61、承托板；62、滚轮；63、支撑架；631、固定柱；632、横杆；7、提升组件；71、滑轨；72、滑移块；73、支撑块；74、丝杆；75、驱使电机；76、卷扬机；8、限位块；9、夹持空间；10、锁紧槽；101、定位螺纹孔；15、锁紧块；151、锁紧孔；152、锁紧螺栓；16、去屑槽；17、倾斜槽；18、集屑盒。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

为本发明公开的一种球阀阀体的加工工艺，包括以下步骤：

第一步.原料准备；

1.1．采用碳素钢棒料将阀体的毛坯锻造成型；具体为将碳素钢在900~1100℃加热炉中将碳素钢加热，加热6小时左右后，进行自由锻，工作人员利用夹持工具将模具放置在自由锻造设备进行自由锻，经过镦粗、冲孔、扩孔、拔长等工序最终得到满足工艺要求的阀体毛坯，然后进入后续工序；

1.2．对锻造后的阀体毛坯进行热处理；由于是用于石油管道的阀体，对其硬度以及韧性都具有较高要求，所以选择将阀体进行退火+回火处理，具体为将锻造完成后的阀体毛坯加热到920~940℃进行保温一段时间后埋在砂石中冷却500℃后进行空冷；有效提高阀体的力学性能。

第二步.夹装定位；

2.1.利用转移装置6将热处理后的阀体运至加工生产线1处；具体为将转移装置6移至阀体毛坯处，工作人员利用卷扬机76上的卷绕绳索将阀体毛坯进行捆绑固定，然后启动驱使电机75带动卷扬机76向上提拉，带动阀体毛坯向上移动，将阀体毛坯放置在限位空间9中，并调整好限位块8的位置，保证阀体毛坯的稳定；

2.2.利用定位夹装组件3将阀体毛坯的一端部进行夹装定位；利用三爪卡盘32将阀体进行水平方向的固定，或者是在支撑板112上表面设置夹具，将阀体进行竖直方向的固定。

第三步.一端加工；

3.1.先将阀体毛坯上多余的量进行初步去除；加工设备在本实施例中设置有铣床、镗床以及抛光机构，具体为利用铣床13将先将阀体毛坯的远离夹持部位的端面进行铣削加工，车出端面以及倒角，然后对阀体的侧面进行铣削加工，得到加工精度为IT8-IT11时，得到符合初步尺寸要求的阀体；

3.2.在阀体远离夹持部位的一端面上进行相应的钻孔、开槽；利用镗床进行初步钻孔；

3.3.利用铣床13进行精铣，直到达到尺寸精度为IT8以下的尺寸要求；

3.4.利用抛光机构进行抛光处理；

第四步.另一端加工；

4.1.将阀体进行翻转换面之后按照第三步的过程进行另一端面的加工；

4.2.卸料。

实施例二

参照图1，为本发明公开的一种球阀阀体的加工设备，包括加工生产线1，加工生产线1包括水平设置的工作台11，在工作台11的长度方向的两侧设置有加工设备，在本实施例中加工设备为现有的铣床、镗床以及抛光机构，在工作台11上设置有移动机构2；移动机构2包括平行设置在工作台11上表面的两根直线导轨21、滑动设置在两根直线导轨21上的移动块22以及用于驱动移动块22滑移的驱动组件23，直线导轨21的长度方向平行工作台11的长度方向，直线导轨21采用重载直线导轨21，移动块22上设置有定位夹装组件3。

参照图1，定位夹装组件3包括水平贯通移动块22设置的支撑柱31以及设置在支撑柱31长度方向两端的三爪卡盘32，支撑柱31的长度方向沿着工作台11的宽度方向设置。其中驱动组件23包括竖直设置在直线导轨21长度方向两端的固定块231、贯穿两个固定块231的顶端设置的螺纹杆232、设置在移动块22上表面的连接块233以及设置在螺纹杆232长度方向一端的第一伺服电机234，螺纹杆232的长度方向平行工作台11的长度方向设置，螺纹杆232水平贯穿连接块233设置。

参照图2和图3，工作台11上表面位于直线导轨21长度方向的两侧均设置有支撑轨道111，每一侧的支撑轨道111均设置有两个，支撑轨道111的长度方向沿着工作台11的长度方向设置，支撑轨道111上滑动连接有支撑板112，支撑板112靠近移动块22的一侧上表面竖直设有立板113，三爪卡盘32贯穿立板113并通过轴承同轴转动连接在立板113内。

参照图1，在直线导轨21与与其同一侧的支撑轨道111之间设置有去屑槽16，在位于同一侧的两个支撑轨道111之间同样竖直开设有去屑槽16，两个去屑槽16的底部向工作台11长度方向的两个竖直侧面均开设有倾斜槽17，倾斜槽17的出口处设置有集屑盒18。

参照图2和图3，移动块22内设置有空腔，移动块22上设置有供支撑柱31旋转的旋转组件4，所述旋转组件4包括设置在移动块22上表面的第二伺服电机41、设置在第二伺服电机41输出轴外侧壁上的主动齿轮42以及设置在支撑柱31中部外侧壁上的从动齿轮43，第二伺服电机41的输出轴贯穿移动块22的上表面竖直向下设置，主动齿轮42以及从动齿轮43均为锥形齿轮，支撑柱31与移动块22接触的部分通过轴承转动连接在移动块22内。

参照图2，移动块22沿支撑柱31长度方向的两侧面设置有固定凸台5，固定凸台5远离移动块22的一端口径小于另一端的口径，固定凸台5的一端与移动块22固定连接，固定凸台5的另一端套设在移动块22的外侧，固定凸台5远离移动块22的一端通过轴承套设在移动块22的外侧。

参照图4，第二步中的转移装置6包括水平设置的承托板61、设置在承托板61下表面的多个滚轮62、设置在承托板61上表面的支撑架63，支撑架63包括一根倾斜设置的固定柱631、固定连接在固定柱631顶端的横杆632，横杆632的长度方向平行承托板61的长度方向设置，在横杆632上设置有用于提升阀体的提升组件7，提升组件7包括设置在横杆632长度方向上表面的滑轨71、滑动连接在滑轨71上的滑移块72、设置在滑移块72上的卷扬机76以及设置在卷扬机76一端的卷扬电机。在横杆632上设置有用于驱动滑移块72滑动的驱使组件，所述驱使组件包括设置在横杆632长度方向两端上表面的支撑块73、转动连接在两个支撑块73之间的丝杆74以及设置在丝杆74一端部的驱使电机75，驱使电机75的输出轴与丝杆74固定连接。

参照图4和图5，承托板61上设置有四个限位块8，限位块8设置为弧形块，限位块8之间形成横截面为圆形的夹持空间9。每个所述限位块8的底部均设置有锁紧槽10，四个锁紧槽10呈十字形设置，每个所述限位块8的底端水平连接有锁紧块15，锁紧块15滑动连接在锁紧槽10中，锁紧块15上开设有多个锁紧孔151，在锁紧槽10的底面开设有多个定位螺纹孔101，锁紧块15通过锁紧螺栓152固定在锁紧槽10中对限位块8进行限定。

本实施例的实施原理为：在加工阀体产品时，将阀体锻造成型后，第一步利用转移装置6将阀体转移，具体为先利用驱使组件将卷扬机76移动到合适的位置，将卷扬机76上的绳索捆绑在阀体毛坯上，启动卷扬电机，带动卷扬机76将阀体毛坯带起，然后调整好限位块8，将阀体毛坯放置在夹持空间9内，工作人员推动转移装置6进行移动至加工生产线1处；

第二步启动卷扬机76将阀体毛坯升至工作台11表面，然后将阀体夹装在三爪卡盘32上，然后启动驱动组件23，带动移动机构2使得定位夹装组件3沿着工作台11的长度方向移动，移至铣床后，利用铣床进行车端面、加工外圆以及外圆倒角的加工；然后利用移动机构2将阀体毛坯移至镗床位置，进行钻孔、镗孔的加工过程，并利用抛光机构进行抛光。

第三步，待阀体的一端加工完成后，换端面夹装，继续进行另一端的加工，按照第二步的过程加工完成后卸料。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种球阀阀体的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

第一步.原料准备；

1.1．采用碳素钢棒料将锻造成型出阀体毛坯；

1.2．对锻造后的阀体毛坯进行热处理；

第二步.夹装定位；

2.1.利用转移装置(6)将锻造后的阀体毛坯运至加工生产线(1)处；

2.2.利用定位夹装组件(3)将阀体的一端夹持定位,定位夹装组件(3)可沿加工生产线(1)进行移动；

第三步.一端加工；

3.1.在加工生产线(1)上利用先将阀体上多余的量进行初步铣削去除，进行一端的车端面以及外圆的加工，并加工出倒角；

3.2.在阀体上进行相应的钻孔、开槽；

3.3.对阀体进行进一步磨削，直到达到一定尺寸要求；

3.4.对阀体进行内外抛光处理；

其中第二步以及第三步中的所述加工生产线(1)包括工作台(11)，所述工作台(11)长度方向两侧均设置有加工设备,所述工作台(11)上设置有移动机构(2)；

所述移动机构(2)包括平行设置在工作台(11)上表面的多根直线导轨(21)、滑动设置在多根直线导轨(21)上的移动块(22)以及用于驱动移动块(22)滑移的驱动组件(23)，所述直线导轨(21)的长度方向平行工作台(11)的长度方向，所述移动块(22)上设置有定位夹装组件(3)；

所述定位夹装组件(3)包括水平贯通移动块(22)设置的支撑柱(31)以及分别设置在支撑柱(31)长度方向两端的三爪卡盘(32)，所述支撑柱(31)的长度方向沿着工作台(11)的宽度方向设置；

所述工作台(11)的上表面位于直线导轨长度方向的两侧均设置有支撑轨道(111)，所述支撑轨道(111)的长度方向沿着工作台(11)的长度方向设置，所述支撑轨道(111)上滑动连接有支撑板(112)，所述支撑板(112)靠近移动块(22)的一侧上表面竖直设有立板(113)，所述三爪卡盘(32)贯穿立板(113)并通过轴承同轴转动连接在立板(113)内；

第四步.另一端加工；

工作人员利用转移装置(6)将阀体进行换端面定位夹装；

4.2．按照第三步的步骤进行另一端相对应的加工过程；

4.3.卸料。

2.根据权利要求1所述的一种球阀阀体的加工工艺，其特征在于：所述第一步中的锻造过程采用胎模锻。

3.一种球阀阀体的加工生产线，应用于如权利要求1所述的球阀阀体的加工工艺，其特征在于：所述加工生产线(1)包括工作台(11)，所述工作台(11)长度方向两侧均设置有加工设备,所述工作台(11)上设置有移动机构(2)；

所述移动机构(2)包括平行设置在工作台(11)上表面的多根直线导轨(21)、滑动设置在多根直线导轨(21)上的移动块(22)以及用于驱动移动块(22)滑移的驱动组件(23)，所述直线导轨(21)的长度方向平行工作台(11)的长度方向，所述移动块(22)上设置有定位夹装组件(3)；

所述定位夹装组件(3)包括水平贯通移动块(22)设置的支撑柱(31)以及分别设置在支撑柱(31)长度方向两端的三爪卡盘(32)，所述支撑柱(31)的长度方向沿着工作台(11)的宽度方向设置；

所述工作台(11)的上表面位于直线导轨长度方向的两侧均设置有支撑轨道(111)，所述支撑轨道(111)的长度方向沿着工作台(11)的长度方向设置，所述支撑轨道(111)上滑动连接有支撑板(112)，所述支撑板(112)靠近移动块(22)的一侧上表面竖直设有立板(113)，所述三爪卡盘(32)贯穿立板(113)并通过轴承同轴转动连接在立板(113)内；

所述移动块(22)内设置有空腔，所述移动块(22)上设置有驱动支撑柱(31)旋转的旋转组件(4)，所述旋转组件(4)包括设置在移动块(22)上表面的第二伺服电机(41)、设置在支撑柱(31)中部外侧壁上的从动齿轮(43)以及设置在第二伺服电机(41)输出轴外侧壁上的主动齿轮(42)，所述第二伺服电机(41)的输出轴贯穿移动块(22)的上表面竖直向下设置，所述主动齿轮(42)与从动齿轮(43)啮合，所述支撑柱(31)与移动块(22)的接触部位通过轴承转动连接在移动块(22)内。

4.根据权利要求3所述的一种球阀阀体的加工生产线，其特征在于：所述移动块(22)沿支撑柱(31)长度方向的两侧面设置有固定凸台(5)，所述固定凸台(5)远离移动块(22)的一端口径小于另一端的口径。

5.根据权利要求4所述的一种球阀阀体的加工生产线，其特征在于：所述工作台(11)上表面位于直线导轨(21)与支撑轨道(111)之间开设有去屑槽(16)，所述去屑槽(16)底面向工作台(11)长度方向两侧的竖直侧面均贯通有倾斜槽(17)，所述倾斜槽(17)的出口处设置有集屑盒(18)。

6.根据权利要求5所述的一种球阀阀体的加工生产线，其特征在于：转移装置(6)包括水平设置的承托板(61)、设置在承托板(61)下表面的多个滚轮(62)、设置在承托板(61)上表面的支撑架(63)，所述支撑架(63)上设置有用于提拉阀体的提升组件(7)。

7.根据权利要求6所述的一种球阀阀体的加工生产线，其特征在于：所述承托板(61)上竖直设置有多个限位块(8)，所述限位块(8)设置为弧形块，所述限位块(8)之间形成横截面为圆形的夹持空间(9)。

8.根据权利要求7所述的一种球阀阀体的加工生产线，其特征在于：每个所述限位块(8)的底部均设置有锁紧槽(10)，每个所述限位块(8)的底端水平连接有锁紧块(15)，所述锁紧块(15)滑动连接在锁紧槽(10)中，所述锁紧块(15)上开设有多个锁紧孔(151)，所述锁紧槽(10)的底面开设有多个定位螺纹孔(101)。

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