CN103240615A - 闸板加工方法、用于闸板加工的专用夹具和加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种闸板加工方法，包括以下步骤：专用夹具固定所述闸板，使闸板的中心面垂直与加工设备的主轴；加工设备的回转盘旋转0.5α，粗车加工第一密封面；所述回转盘继续旋转180°-α，粗车加工第二密封面；卸下闸板，在所述第一密封面和第二密封面上堆焊密封材料；专用夹具再次固定闸板，使闸板的中心线垂直于加工设备的主轴；所述回转盘旋转0.5α，精车加工第一密封面；所述回转盘继续旋转180°-α，精车加工第二密封面。使用该加工方法对闸板进行加工，在加工过程中对第一密封面粗车或精车结束后，不需要将闸板卸下后重新装上再对第二密封面粗车或精车，该方法只需一次装夹就能完成对闸板第一密封面和第二密封面的粗车或精车。

Description

闸板加工方法、用于闸板加工的专用夹具和加工设备

技术领域

本发明涉及闸阀加工领域，具体说是涉及一种闸板加工方法、用于闸板加工的专用夹具和加工设备。

背景技术

闸板是实现闸阀开启和闭合的核心部件，闸阀涉及闸板1以及阀体2，图1为闸板的结构示意图，从图中可知，闸板1包括第一密封面11和第二密封面12，第一密封面11和第二密封面12之间的夹角α为闸板的楔角。图2为阀体的结构示意图，闸阀阀体2设有与第一密封面11配合的第三密封面21以及与第二密封面12配合的第四密封面22，第三密封面21与第四密封面22之间的夹角为阀体的楔角。闸板楔角的加工、配合精度要求较高，即闸板密封面的楔角必须与阀体密封面的楔角严格保证一致，这样才能保证闸阀的闸板和阀体的互换，且保证密封性能。

目前，通常采用立式车床或卧式车床配合带斜度板的工装夹具来加工闸板，但在加工过程中需要多次装夹才能完成闸板第一密封面和第二密封面的加工，形位公差达不到要求，使得阀体和闸板一一配对装配，部件不能互换，且密封性较差，从而导致加工成本高，加工精度达不到要求，且降低生产效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在一次装夹过程中完成闸板第一密封面和第二密封面一次加工完成的闸板加工方法。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种闸板加工方法，所述闸板包括第一密封面和第二密封面，所述第一密封面与第二密封面之间的夹角为α，加工闸板的加工设备上设有回转盘，所述回转盘上设有专用夹具，所述方法包括以下步骤：

1)所述专用夹具固定所述闸板，使闸板的中心面垂直与加工设备的主轴；

2)所述加工设备的回转盘沿第一方向旋转0.5α角度，粗车加工第一密封面；加工完第一密封面后，所述回转盘继续沿第一方向旋转180°-α角度，粗车加工第二密封面；

3)加工完第二密封面后，卸下闸板，在所述第一密封面和第二密封面上堆焊密封材料；

4)专用夹具再次固定闸板，使闸板的中心面垂直于加工设备的主轴；

5)所述加工设备的回转盘沿第一方向旋转0.5α角度，精车加工第一密封面；加工完第一密封面后，所述回转盘继续沿第一方向旋转180°-α角度，精车加工第二密封面；

6)加工完第二密封面后，卸下闸板。

进一步地，所述加工设备均使用U轴对第一密封面、第二密封面进行粗车和精车。

优选地，所述闸板为按要求验收合格的闸板毛坯，所述闸板毛坯为锻件或铸件。

优选地，所述闸板用于公称通径DN80以上的闸阀中。

进一步地，所述闸板为楔式弹性闸板、楔式刚性单闸板、楔式刚性双闸板、平行式刚性单闸板或平行式刚性双闸板。

使用该加工方法对闸板进行加工，在加工过程中对第一密封面粗车或精车结束后，不需要将闸板卸下后重新装上再对第二密封面粗车或精车，该方法只需一次装夹就能完成对闸板第一密封面和第二密封面的粗车或精车，避免了二次装夹带来的降低零件的加工精度、零件形位公差达不到要求等问题，提高了加工精度和加工效率，同时还保证了闸板与阀体的互换性。

本发明所要解决的又一技术问题是提供一种实现上述闸板加工方法的闸板专用夹具。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种专用夹具，用于固定闸板，包括底座和固定设于底座上的支架、V型块，所述支架上设有定位支撑装置，所述V型块上设有与所述闸板接触的第一斜面、第二斜面，所述第一斜面、第二斜面上均设有V形槽，所述定位支撑装置的一端还设有与闸板接触的支撑键。

进一步地，所述支架、V型块、定位支撑装置各有两块，均以底座中心面对称设置于底座上。

进一步地，所述定位支撑装置包括移动杆、设有通孔的第一衬筒、设有盲孔的第二衬筒，所述第一衬筒与支架连接，所述移动杆、第二衬筒均设于第一衬筒的通孔内，移动杆与第一衬筒内壁螺纹配合，移动杆的一端伸入第二衬筒一端的盲孔内，第二衬筒的另一端为所述支撑键。

优选地，所述第二衬筒内设有导套，移动杆上设有凹槽，所述导套与凹槽连接。

进一步地，所述V型块包括前V型块及后V型块，所述前V型块上设有第三斜面、第四斜面，所述后V型块上设有第五斜面、第六斜面，所述第三斜面与第五斜面连接形成所述V形槽，所述第四斜面与第六斜面连接形成所述V形槽。

该专用夹具牢固固定住待加工的闸板毛坯，使闸板毛坯在加工过程中不会产生任何方向的移动，且该专用夹具也使在加工闸板两个密封面的过程中，不需要将闸板卸下再装上，而只需一次装夹闸板就可完成对闸板两个密封面的粗车或精车。

本发明所要解决的又一技术问题是提供一种包括上述专用夹具的加工设备。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种包括上述专用夹具的加工设备，包括床身，所述床身上设有立柱，所述立柱连接主轴箱以及上下移动驱动机构，所述上下移动驱动机构使主轴箱沿立柱上下移动；所述主轴箱包括主轴、设于主轴端部的平旋盘，所述平旋盘上装有刀具；所述床身上设有滑台以及左右移动驱动机构，所述左右移动驱动机构使滑台沿床身左右移动；所述滑台上设有工作台以及前后移动驱动机构，所述前后移动驱动机构使工作台沿滑台前后移动；所述工作台包括端齿盘和设于端齿盘顶面上的回转盘；所述回转盘与所述专用夹具连接。

优选地，所述回转盘上设有定位槽与中心定位孔，所述专用夹具上设有定位键与中心定位块，所述定位键与定位槽配合，所述中心定位块与中心定位孔配合。

该加工设备在加工闸板的过程中，闸板和专用夹具通过定位槽以及中心定位块紧紧地固定在加工设备的回转盘上，且在粗车或精车闸板密封面的过程中，被加工闸板不动，而是通过平旋盘上的刀具做转动和径向进给来实现对闸板密封面的粗车或精车。同时，通过端齿盘来控制回转盘的转动角度，保证转动角度的精确度，进而保证闸板密封面的加工精度以及闸板楔角的一致性，进而保证闸板与阀体的互换性。

附图说明

图1为闸阀闸板的主视图。

图2为闸阀阀体的剖视图。

图3为图1的A-A向剖视图。

图4为本发明中固定一个闸板的专用夹具的主视图。

图5为本发明中固定两个闸板的专用夹具的主视图。

图6为本发明中加工设备4的结构示意图。

图7为图6的主视图。

图8为图6的俯视图。

图9为加工设备加工第一密封面的俯视图。

图10为加工设备加工第二密封面的俯视图。

图11为本发明加工设备一实施例中刀具进给的原理图。

图12为图5中V型块的结构示意图。

图13为图12的B-B向剖视图。

图14为图12的C-C向剖视图。

具体实施方式

本发明涉及一种闸板加工方法，所述闸板1包括第一密封面11和第二密封面12，见图1及图3，所述第一密封面11和第二密封面12之间的夹角为α，所述α为闸板1的楔角，加工闸板1的加工设备4上设有回转盘46，所述回转盘46上设有专用夹具3，所述闸板加工方法包括以下步骤：

1)所述专用夹具3固定所述闸板1，使闸板1的中心面14垂直与加工设备4的主轴；

2)所述加工设备4的回转盘46沿第一方向旋转0.5α角度，粗车加工第一密封面11；加工完第一密封面11后，所述回转盘46继续旋转180°-α角度，粗车加工第二密封面12：

3)加工完第二密封面12后，卸下闸板1，在所述第一密封面11和第二密封面12上堆焊密封材料；

4)专用夹具3再次固定闸板1，使闸板1的中心面14垂直于加工设备4的主轴；

5)所述加工设备4的回转盘46沿第一方向旋转0.5α角度，粗车加工第一密封面11；加工完第一密封面11后，所述回转盘46继续旋转180°-α角度，粗车加工第二密封面12：

6)加工完第二密封面12后，卸下闸板1。

上述步骤中粗车或精车时，回转盘46旋转0.5α角度、旋转180°-α角度这两次的旋转方向一致。所述密封材料是根据具体加工的闸板所对应的闸阀型号来确定的，不同型号的闸阀对应的密封材料有所不同，选择具体的密封材料时应根据标准来选择。进一步地，所述加工设备均使用U轴对第一密封面11、第二密封面12进行粗车和精车，所谓U轴就是指刀具在旋转的同时，刀头可沿着刀架端面做径向进给运动。优选地，所述闸板1为按要求验收合格的闸板毛坯，所述闸板毛坯为锻件或铸件，闸板1的材质可采用灰铸铁、球墨铸铁、碳钢、不锈钢、合金钢。对于另一种镶嵌式的闸板，加工该闸板时，粗车完两个密封面将闸板卸下，镶嵌密封圈直接焊接即可，省去了后面的堆焊密封材料、精车加工步骤(所述步骤3、4、5)，使用上述加工方法加工镶嵌式闸板，只需一次装夹就能完成密封面的加工，加工精度更高，同时还能避免再次装夹会导致的形位公差和工时消耗。进一步地，所述闸板1用于公称通径DN80以上的闸阀中，闸板1可以有以下几种：楔式弹性闸板、楔式刚性单闸板、楔式刚性双闸板、平行式刚性单闸板或平行式刚性双闸板。

进一步地，本发明还涉及一种专用夹具3，用于固定闸板1，见图4，该专用夹具3包括底座31和固定设于底座31上的支架32、V型块33，所述支架32上设有定位支撑装置35，所述V型块33上设有与所述闸板1接触的第一斜面331、第二斜面332，所述第一斜面331、第二斜面332上均设有V形槽333，所述定位支撑装置35的一端还设有与闸板1接触的支撑键3531。进一步地，见图12、图13及图14，所述V型块33包括前V型块334及后V型块335，所述前V型块334上设有第三斜面3341、第四斜面3342，所述后V型块335上设有第五斜面3351、第六斜面3352，所述第三斜面3341与第五斜面3351连接形成所述V形槽333，所述第四斜面3342与第六斜面3352连接形成所述V形槽333。所述第一斜面331与第二斜面332用于防止闸板1在其径向上发生窜动，所述V形槽333用于防止闸板1在其轴向上发生窜动。所述V型块33和V形槽333是用来固定闸板的，在其曲率小于所要固定闸板是曲面的曲率，则V型块33和V形槽333可采用其他形状，如U形、半圆形或其他规则曲面。该结构的专用夹具3可固定一个闸板1，夹具的尺寸根据实际加工的闸板尺寸确定。

专用夹具3还可同时固定两个闸板，此时专用夹具3在上述所述结构的基础上，所述支架32、V型块33、定位支撑装置35各有两块，均以底座31中心面311对称设置于底座31上，见图5。固定一个闸板的专用夹具与固定两个闸板的专用夹具的区别在于：固定一个闸板的专用夹具为固定两个闸板的专用夹具的一半，但固定一个闸板的专用夹具中V型块33的厚度H大大加厚，以保证夹具的结构强度。

进一步地，见图5，所述定位支撑装置35包括移动杆351、设有通孔3520的第一衬筒352、设有盲孔3530的第二衬筒353，所述第一衬筒352与支架32连接，所述移动杆351、第二衬筒353均设于第一衬筒352的通孔3520内，移动杆351与第一衬筒352内壁螺纹配合，移动杆351的一端伸入第二衬筒353一端的盲孔3530内，第二衬筒353的另一端为所述支撑键3531，第二衬筒353通过该支撑键3531与闸板1的倒T型槽13连接，即夹具在支撑键3531处给闸板一个支撑力。优选地，所述第二衬筒353内设有导套354，移动杆351上设有凹槽3510，所述导套354与凹槽3510连接。所述移动杆351和第二衬筒353制造时可以做成整体的，也可以做成分体的。在保证定位支撑装置35中支撑键移动时为水平移动的情况下，定位支撑装置35中的各部件可采用其他规则的几何形状：如方形、长方形等。

将闸板1固定装在专用夹具3上的具体操作为：将闸板1放入支架32与V型块33之间，将第二衬筒353的一端的支撑键3531与闸板1中间的倒T形槽13连接，即装夹闸板1时以倒T形槽13为定位中心，然后旋转移动杆351，使移动杆351向靠近V型块33方向移动，移动杆351带动第二衬筒353往靠近V型块33的方向移动，最终使闸板1与第一斜面331、第二斜面332、V形槽333接触，此时第一斜面331、第二斜面332、V形槽333、支撑键3531对闸板1产生支撑力，使专用夹具3牢牢固定住闸板1。第二衬筒353内的导套354使移动杆351轴向移动时不产生径向偏移，进而保证定位精度。若专用夹具3为图5所示的装一个闸板的夹具，则装夹结束。若专用夹具3为图4所示装两个闸板1的夹具，则装完一个闸板1后，再装另一个闸板1，具体操作同上。

本发明还涉及一种包括上述所述的专用夹具3的加工设备4，见图6、图7及图8，该加工设备4的主轴为水平的(Z轴方向)，所述加工设备4包括床身41，所述床身41上设有立柱42，所述立柱42连接主轴箱43以及上下移动驱动机构，所述上下移动驱动机构使主轴箱43沿立柱42上下移动(在Y轴方向上下移动)；所述主轴箱43包括主轴、设于主轴端部的平旋盘，所述平旋盘上装有刀具，所述刀具能在平旋盘上作径向进给运动，即该刀具在加工工件时为一个U轴对工件的加工；所述床身41上设有滑台44以及左右移动驱动机构，所述左右移动驱动机构使滑台44沿床身41左右移动(在Z轴方向左右移动)，即滑台44做靠近或远离主轴箱43的运动；所述滑台44上设有工作台45以及前后移动驱动机构，所述前后移动驱动机构使工作台45沿滑台44前后移动(X轴方向前后移动)；所述工作台45包括端齿盘和设于端齿盘顶面上的回转盘46，所述回转盘46与所述专用夹具3连接，所述工作台45与回转盘46可以为整体式，也可以为分体式。

优选地，所述回转盘46上设有定位槽461和中心定位孔462，所述专用夹具3上设有定位键36与中心定位块37，所述定位键36与定位槽461配合，所述中心定位块37与中心定位孔462配合，即将回转盘46与专用夹具3连接。进一步地，所述定位槽461有8条，沿回转盘46的周向均与分布，当专用夹具3固定两个闸板或固定一个大尺寸的闸板时，专用夹具3与回转盘46上的两个定位槽461连接；当专用夹具3固定一个小尺寸的闸板时，则专用夹具3与回转盘46上的一个定位槽461连接，此时回转盘46上可装多个专用夹具3，最多为8个，也就是说，可同时加工多个闸板。一般情况下，同时加工2个闸板为最佳。

加工闸板时，先将闸板1固定在专用夹具3上，将专用夹具3装在回转盘46上，调整加工设备4上的滑台44、工作台45、回转盘46以及主轴箱43的位置，使专用夹具3与加工设备4的主轴垂直，即使闸板1的中心线垂直与加工设备4的主轴。回转盘46回转0.5α，使闸板1的第一密封面11垂直与设备主轴，见图9，粗车加工第一密封面11；加工结束之后，回转盘46回转180°-α，使该闸板1的第二密封面12垂直与设备主轴，见图10，粗车加工第二密封面12；卸下闸板，在所述第一密封面11和第二密封面12上按要求堆焊密封材料；再按粗车的步骤精车闸板的第一密封面11和第二密封面12。在加工第一密封面11和第二密封面12时，专用夹具3和闸板1固定不动，刀具做旋转运动和径向进给运动。刀具做旋转和径向进给运动可通过以下进刀机构来实现：见图11，该进刀机构包括伺服电机210，所述伺服电机210的输出轴211连接于传动合成机构220，传动合成机构220连接有传动轴221，传动轴221从主轴230内部穿出后与锥齿轮240连接，锥齿轮240与滚珠丝杠250的螺杆啮合，滚珠丝杠250的螺母连接平旋盘滑板，滑板上安装刀具。

本发明涉及的闸板加工方法、闸板专用夹具以及包括该专用夹具的加工设备在加工闸板时，只需一次装夹就能完成对闸板两个密封面的加工，在粗车或精车两个密封面的过程中不需要将闸板卸下再装上，避免了两次装夹产生的定位误差，保证了闸板的加工精度，进而保证闸板与阀体的互换性。

Claims (12)

1.一种闸板加工方法，所述闸板(1)包括第一密封面(11)和第二密封面(12)，所述第一密封面(11)与第二密封面(12)之间的夹角为α，加工闸板(1)的加工设备(4)上设有回转盘(46)，所述回转盘(46)上设有专用夹具(3)，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1)所述专用夹具(3)固定所述闸板(1)，使闸板(1)的中心面(14)垂直与加工设备(4)的主轴；

2)所述加工设备(4)的回转盘(46)沿第一方向旋转0.5α的角度，粗车加工第一密封面(11)；加工完第一密封面(11)后，所述回转盘(46)继续沿第一方向旋转180°-α的角度，粗车加工第二密封面(12)；

3)加工完第二密封面(12)后，卸下闸板(1)，在所述第一密封面(11)和第二密封面(12)上堆焊密封材料；

4)专用夹具(3)再次固定闸板(1)，使闸板(1)的中心面(14)垂直于加工设备(4)的主轴；

5)所述加工设备(4)的回转盘(46)沿第一方向旋转0.5α的角度，精车加工第一密封面(11)；加工完第一密封面(11)后，所述回转盘(46)继续沿第一方向旋转180°-α的角度，精车加工第二密封面(12)；

6)加工完第二密封面(12)后，卸下闸板(1)。

2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述加工设备(4)均使用U轴对第一密封面(11)、第二密封面(12)进行粗车和精车。

3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述闸板(1)为按要求验收合格的闸板毛坯，所述闸板毛坯为锻件或铸件。

4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述闸板(1)用于公称通径DN80以上的闸阀中。

5.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于：所述闸板(1)为楔式弹性闸板、楔式刚性单闸板、楔式刚性双闸板、平行式刚性单闸板或平行式刚性双闸板。

6.一种专用夹具(3)，用于固定闸板(1)，其特征在于：包括底座(31)和固定设于底座(31)上的支架(32)、V型块(33)，所述支架(32)上设有定位支撑装置(35)，所述V型块(33)上设有与所述闸板(1)接触的第一斜面(331)、第二斜面(332)，所述第一斜面(331)、第二斜面(332)上均设有V形槽(333)，所述定位支撑装置(35)的一端还设有与闸板(1)接触的支撑键(3531)。

7.根据权利要求6所述的专用夹具，其特征在于：所述支架(32)、V型块(33)、定位支撑装置(35)各有两块，均以底座(31)的中心面(311)对称设置于底座(31)上。

8.根据权利要求6所述的专用夹具，其特征在于：所述定位支撑装置(35)包括移动杆(351)、设有通孔(3520)的第一衬筒(352)、设有盲孔(3530)的第二衬筒(353)，所述第一衬筒(352)与支架(32)连接，所述移动杆(351)、第二衬筒(353)均设于第一衬筒(352)的通孔(3520)内，移动杆(351)与第一衬筒(352)内壁螺纹配合，移动杆(351)的一端伸入第二衬筒(353)一端的盲孔(3530)内，第二衬筒(353)的另一端设有所述支撑键(3531)。

9.根据权利要求8所述的专用夹具，其特征在于：所述第二衬筒(353)内设有导套(354)，移动杆(351)上设有凹槽(3510)，所述导套(354)与凹槽(3510)连接。

10.根据权利要求6所述的专用夹具，其特征在于：所述V型块(33)包括前V型块(334)及后V型块(335)，所述前V型块(334)上设有第三斜面(3341)、第四斜面(3342)，所述后V型块(335)上设有第五斜面(3351)、第六斜面(3352)，所述第三斜面(3341)与第五斜面(3351)连接形成所述V形槽(333)，所述第四斜面(3342)与第六斜面(3352)连接形成所述V形槽(333)。

11.一种包括如权利要求6-10任一项所述的专用夹具(3)的加工设备(4)，包括床身(41)，其特征在于：所述床身(41)上设有立柱(42)，所述立柱(42)连接主轴箱(43)以及上下移动驱动机构，所述上下移动驱动机构使主轴箱(43)沿立柱(42)上下移动；所述主轴箱(43)包括主轴、设于主轴端部的平旋盘，所述平旋盘上装有刀具；所述床身(41)上设有滑台(44)以及左右移动驱动机构，所述左右移动驱动机构使滑台(44)沿床身(41)左右移动；所述滑台(44)上设有工作台(45)以及前后移动驱动机构，所述前后移动驱动机构使工作台(45)沿滑台(44)前后移动；所述工作台(45)包括端齿盘和设于端齿盘顶面上的回转盘(46)；所述回转盘(46)与所述专用夹具(3)连接。

12.根据权利要求11所述的加工设备，其特征在于：所述回转盘(46)上设有定位槽(461)与中心定位孔(462)，所述专用夹具(3)上设有定位键(36)与中心定位块(37)，所述定位键(36)与定位槽(461)配合，所述中心定位块(37)与中心定位孔(462)配合。

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