CN109657280B - 一种大型薄壁球阀的尺寸设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铸造技术领域，涉及一种大型薄壁球阀的尺寸设计方法，包括在球阀的内表面和/或外表面标记若干测量点；测量各测量点的球阀半径值；测量点的球阀半径值减去相应角度测量点的球阀半径设计贴量值与测量点的球阀半径模具偏差值，获取变形量值；将变形量值相加，获取同一角度测量点的变形量和值，同一角度测量点的变形量和值除以同一角度测量点的数量，获得同一角度测量点的变形量均值；通过数据统计分析软件将各角度测量点的变形量均值进行拟合，获得反变形工艺设计贴量的公式；采用反变形工艺设计贴量公式计算球阀的各半径值的贴量，并进行球阀尺寸工艺设计，通过此方法反变形尺寸工艺设计，显著的提升了生产周期，并且节约了成本。

Description

一种大型薄壁球阀的尺寸设计方法
技术领域
本发明属于铸造技术领域，主要涉及一种大型薄壁球阀的尺寸设计方法。
背景技术
大型球阀铸件结构为半球C型结构，一般直径范围为2800mm～5000mm,球面壁厚范围80mm～150mm,壁厚较薄，铸件尺寸公差标准要求CT12～CT14级，球阀铸件内球面因装配因素，标准公差要求更高，且对于砂型铸件尺寸要求来说，要求十分严格。由于球阀铸件铸造结构为C型，在铸造过程及质量热处理过程存在变形，主要变形趋势为张口。
现有技术中针对大型球阀铸件尺寸工艺设计时，依据图纸对铸件内外球面公差要求，铸件外球面整体设计均匀贴量，铸件内球面整体设计均匀贴量，加工面设计均匀的加工余量；采用现有技术尺寸工艺设计方法存在以下缺点：
1.铸件外球面靠近中分面区域大面积多量，严重超出标准公差要求，需要大量气刨返修，才能使外壁尺寸符合标准要求，增加生产周期及成本；
2. 铸件内球面靠近中分面区域缺量，严重超出标准公差要求，需要通过矫正热处理或大面积焊补，才能使铸件内壁尺寸符合标准公差要求，增加生产周期及成本；
3. 铸件内圆面弧顶加工余量变大，两侧加工余量变小或无加工余量，需要通过后序进一步加工改善，无法改善的导致铸件报废，增加生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大型薄壁球阀的尺寸设计方法，可有效克服现有技术尺寸工艺设计方法的缺点。
本发明的目的是这样实现的，一种大型薄壁球阀的尺寸设计方法，包括以下步骤：
在所述球阀的内表面和/或外表面标记若干测量点；
测量各所述测量点的球阀半径值；
所述测量点的球阀半径值减去所述测量点相应角度的球阀半径设计贴量值与所述测量点相应角度的球阀半径模具偏差值，获取每一所述测量点的变形量值；将同一角度的所述各测量点的变形量值相加，获取同一角度所述测量点的变形量和值，同一角度所述测量点的变形量和值除以同一角度所述测量点的数量，获得同一角度所述测量点的变形量均值；
通过数据统计分析软件将各角度所述测量点的变形量均值进行拟合，获得反变形工艺设计贴量的公式；
采用所述反变形工艺设计贴量公式计算所述球阀的各半径值的贴量，并进行球阀尺寸工艺设计。
为了更好的实现本发明，所述测量点标记方法为按照球阀的内表面与球阀的外表面均匀等间距布置。
为了更好的实现本发明，同一角度所述测量点的变形量均值x由下式确定：
x= d 1+ d 2+ d 3+……+ d n/n，
式中，
x为同一角度所述测量点的变形量均值；
d n为同一角度所述测量点的变形量值；
n为同一角度所述测量点的数量。
为了更好的实现本发明，同一角度所述测量点的变形量值d n由下式确定：
d n=a n-（b+c），
式中，
a n为测量点的球阀半径值；
b为测量点相应角度的球阀半径设计贴量值；
c为测量点相应角度的球阀半径模具偏差值。
为了更好的实现本发明，所述反变形工艺设计贴量的公式确定为：
y=-（9.27+0.011*R-0.44*∠），
式中，
y为反变形工艺设计贴量；
9.27为常量系数；
0.11为半径变形系数；
R为铸件理论半径；
0.44为角度变形系数；
∠为任意角度。
本发明通过对大型薄壁球阀类铸件在经过铸造凝固、冷却、打箱、浇注系统切除、质量热处理等工序完成后最终尺寸变形的分析研究，预测球阀铸件在整个铸造过程中的最终变形量，根据球阀铸件直径大小、壁厚大小的不同，设置原始模型的反变形系数，确保球阀最终变形后的尺寸符合标准公差要求。
采用本发明尺寸工艺设计方法，有效的避免了铸件外球面靠近中分面区域大面积多量、铸件内球面靠近中分面区域缺量、铸件内圆面弧顶加工余量变大及两侧加工余量变小或无加工余量的问题，通过反变形尺寸工艺设计，使球阀经过铸造凝固、冷却、打箱、浇注系统切除、质量热处理等工序变形后符合不标准尺寸公差，避免返修处理，且加工面保证有足够的加工余量，减少后序机床加工时间，显著的提升了生产周期，并且节约了成本。
附图说明
图1为本发明一实施例的尺寸工艺设计方法流程示意图；
图2为本发明一实施例的大型薄壁球阀铸件结构一剖面示意图；
具体实施方式
以下结合附图通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
一种大型薄壁球阀的尺寸设计方法，包括以下步骤：
大型薄壁球阀的结构请参见附图1所示；
S001，在所述球阀的内表面和/或外表面标记若干测量点；
具体地，所述测量点标记方法为按照球阀的内表面与球阀的外表面均匀等间距布置。
S002，测量各所述测量点的球阀半径值；
S003，所述测量点的球阀半径值减去所述测量点相应角度的球阀半径设计贴量值与所述测量点相应角度的球阀半径模具偏差值，获取每一所述测量点的变形量值；将同一角度的所述各测量点的变形量值相加，获取同一角度所述测量点的变形量和值，同一角度所述测量点的变形量和值除以同一角度所述测量点的数量，获得同一角度所述测量点的变形量均值；
具体地，同一角度所述测量点的变形量均值x由下式确定：
x= d 1+ d 2+ d 3+……+ d n/n，
式中，
x为同一角度所述测量点的变形量均值；
d n为同一角度所述测量点的变形量值；
n为同一角度所述测量点的数量。
进一步地，同一角度所述测量点的变形量值d n由下式确定：
d n=a n-（b+c），
式中，
a n为测量点的球阀半径值；
b为测量点相应角度的球阀半径设计贴量值；
c为测量点相应角度的球阀半径模具偏差值。
S004，通过数据统计分析软件将各角度所述测量点的变形量均值进行拟合，获得反变形工艺设计贴量的公式；
具体地，反变形工艺设计贴量的公式确定为：
y=-（9.27+0.011*R-0.44*∠），
式中，
y为反变形工艺设计贴量；
9.27为常量系数；
0.11为半径变形系数；
R为铸件理论半径；
0.44为角度变形系数；
∠为任意角度。
S5，采用所述反变形工艺设计贴量公式计算所述球阀的各半径值的贴量，并进行球阀尺寸工艺设计。
采用本发明尺寸工艺设计方法，有效的避免了铸件外球面靠近中分面区域大面积多量、铸件内球面靠近中分面区域缺量、铸件内圆面弧顶加工余量变大及两侧加工余量变小或无加工余量的问题，通过反变形尺寸工艺设计，使球阀经过铸造凝固、冷却、打箱、浇注系统切除、质量热处理等工序变形后符合不标准尺寸公差，避免返修处理，且加工面保证有足够的加工余量，减少后序机床加工时间，显著的提升了生产周期，并且节约了成本。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (5)

1.一种大型薄壁球阀的尺寸设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
在所述球阀的内表面和/或外表面标记若干测量点；
测量各所述测量点的球阀半径值；
所述测量点的球阀半径值减去所述测量点相应角度的球阀半径设计贴量值与所述测量点相应角度的球阀半径模具偏差值，获取每一所述测量点的变形量值；将同一角度的所述各测量点的变形量值相加，获取同一角度所述测量点的变形量和值，同一角度所述测量点的变形量和值除以同一角度所述测量点的数量，获得同一角度所述测量点的变形量均值；
通过数据统计分析软件将各角度所述测量点的变形量均值进行拟合，获得反变形工艺设计贴量的公式；
采用所述反变形工艺设计贴量公式计算所述球阀的各半径值的贴量，并进行球阀尺寸工艺设计。
2.根据权利要求1所述的大型薄壁球阀的尺寸设计方法，其特征在于，所述测量点标记方法为按照球阀的内表面与球阀的外表面均匀等间距布置。
3.根据权利要求1所述的大型薄壁球阀的尺寸设计方法，其特征在于，同一角度所述测量点的变形量均值x由下式确定：
x= d 1+ d 2+ d 3+……+ d n/n，
式中，
x为同一角度所述测量点的变形量均值；
d n为同一角度所述测量点的变形量值；
n为同一角度所述测量点的数量。
4.根据权利要求3所述的大型薄壁球阀的尺寸设计方法，其特征在于，同一角度所述测量点的变形量值d n由下式确定：
d n=a n-（b+c），
式中，
a n为测量点的球阀半径值；
b为测量点相应角度的球阀半径设计贴量值；
c为测量点相应角度的球阀半径模具偏差值。
5.根据权利要求1所述的大型薄壁球阀的尺寸设计方法，其特征在于，所述反变形工艺设计贴量的公式确定为：
y=-（9.27+0.011*R-0.44*∠），
式中，
y为反变形工艺设计贴量值；
9.27为常量系数；
0.11为半径变形系数；
R为铸件理论半径；
0.44为角度变形系数；
∠为任意角度。
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大型水轮机叶片的变形预测与控制研究;张立文等;《铸造技术》;20110618(第06期);全文 *

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