CN110805732B - 全焊接球阀的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
一种全焊接球阀的生产工艺，包括副阀体的生产工艺与底盖的生产工艺，生产步骤包括锻造步骤、切割步骤、焊接步骤，所述锻造步骤、切割步骤、焊接步骤依次进行。其有益效果是：将底盖与副阀体一起生产，生产效率高，采用热压方式代替传统锻造，节省生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及阀门生产领域，特别是一种全焊接球阀的生产工艺。
背景技术
全焊接球阀在生产时需要分别生产主阀体、副阀体，然后在主阀体与阀门内部结构安装完成后，焊接副阀体形成整体结构。对于副阀体的生产加工，现有工艺是采用筒壁较厚的、筒状结构的金属件进行锻造，逐渐削薄形成需要的厚度以及曲线，这种生产方式不但加工时间非常长，生产效率极低，而且会浪费大量的原料，甚至被消掉的原料会超过成型工件所占的原料部分。
球阀的结构中，还包括用于支撑阀体的底座，现有生产工艺中，该底座也需要单独搭建生产线进行生产，该生产步骤为本领域加工常态，增加生产成本，生产效率低。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种全焊接球阀的生产工艺。具体设计方案为：
一种全焊接球阀的生产工艺，包括副阀体的生产工艺与底盖的生产工艺，生产步骤包括锻造步骤、切割步骤、焊接步骤，所述锻造步骤、切割步骤、焊接步骤依次进行，其中：
所述锻造步骤中，将原料锻造成碗状结构的胚体；
所述切割步骤中，对所述胚体进行切割，将其分割呈副阀体、底盖、废料；
所述焊接步骤中，将副阀体分别与主阀体、阀口焊接，将底盖与下阀轴的轴套焊接连接。
所述锻造步骤中，所述胚体的参数确认方法为：先根据球阀的型号确定副阀体与底盖的参数，再确定所述副阀体与底盖连接处的参数，具体的，锻造前，需要确定胚体的尺寸参数以便开模生产，此时副阀体、底盖的参数必须满足球阀的需要，不可变，参数确定后，副阀体呈筒状结构，其筒壁呈弧形结构，而底盖呈执行小于所述副阀体内径的盘状结构，其盘面呈弧形结构，最后确定连接所述副阀体最小内径处与底盖盘檐处的参数，该参数可以任意调整，只要实现连接即可，其调整基于模具结构以及已确定的副阀体、底盖参数。
所述胚体呈碗状结构，所述切割步骤中，将所述胚体碗状结构的全焊接球阀部分与碗底部分切割分离，具体的，所述副阀体为所述碗状结构的全焊接球阀，所述底盖为所述碗状结构的碗底，所述废料连接所述副阀体、底盖，切割时沿所述废料与副阀体、底盖的连接处实现隔离。
从参数的确定以及切割的位置可以看出，所述废料的主要作用只是连接副阀体与底盖，使其可以成为一体结构通过一次锻造形成的整体结构，以便实现锻造步骤。
所述锻造步骤为模锻锻造，即通过与副阀体、底盖厚度相适配的板材通过模具热压形成。该加工方式在传统的副阀体、底盖底盖无法实现的，或者说如果传统的生产方式采用热压工艺，不但不会起到任何有益效果，还会增加生产成本，降低生产效率。
所述焊接步骤实施前，需要在副阀体上加工出用于与所述主阀体、阀口相契合的楔槽。由于阀门在装配时，还需要考虑密封、保温、耐腐等诸多问题，需要在球阀的基础结构之外，安装密封圈、防腐圈、保温层等功能件，需要在球阀上预留出用于固定这些功能件的位置，这也就造成了所述主阀体、阀口与副阀体之间并不一定是完美的平面对接焊接，需要线对其进行加工，保障可以顺利契合对接后焊接。
通过本发明的上述技术方案得到的全焊接球阀的生产工艺，其有益效果是：
将底盖与副阀体一起生产，生产效率高，采用热压方式代替传统锻造，节省生产成本。
附图说明
图1是本发明所述全焊接球阀的结构示意图；
图2是本发明所述副阀体的结构示意图；
图3是本发明底盖的结构示意图；
图4是本发明所述胚体的结构示意图；
图5是本发明所述胚体的爆炸结构示意图；
图6是本发明所述副阀体与阀口焊接后的结构示意图；
图7是本发明所述图6中A处的结构示意图；
图8是本发明所述副阀体与主阀体焊接后的结构示意图；
图9是本发明所述底盖与轴套固定后的结构示意图；
图10是本发明所述副阀体与阀口安装处安装功能件结构示意图；
图11是本发明所述传统工艺生产底盖时所述底盖占原料工件体积的结构示意图；
图12是本发明所述传统工艺生产副阀体时所述副阀体占原料工件体积的结构示意图；
图中，1、副阀体；2、底盖；3、胚体；4、废料；5、主阀体；6、阀口；7、轴套。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述。
一种全焊接球阀的生产工艺，包括副阀体1的生产工艺与底盖2的生产工艺，生产步骤包括锻造步骤、切割步骤、焊接步骤，所述锻造步骤、切割步骤、焊接步骤依次进行，其中：
所述锻造步骤中，将原料锻造成碗状结构的胚体3；
所述切割步骤中，对所述胚体3进行切割，将其分割呈副阀体1、底盖2、废料4；
所述焊接步骤中，将副阀体1分别与主阀体5、阀口6焊接，将底盖2与下阀轴的轴套7焊接连接。
所述锻造步骤中，所述胚体3的参数确认方法为：先根据球阀的型号确定副阀体1与底盖2的参数，再确定所述副阀体1与底盖2连接处的参数，具体的，锻造前，需要确定胚体3的尺寸参数以便开模生产，此时副阀体1、底盖2的参数必须满足球阀的需要，不可变，参数确定后，副阀体1呈筒状结构，其筒壁呈弧形结构，而底盖2呈执行小于所述副阀体1内径的盘状结构，其盘面呈弧形结构，最后确定连接所述副阀体1最小内径处与底盖2盘檐处的参数，该参数可以任意调整，只要实现连接即可，其调整基于模具结构以及已确定的副阀体1、底盖2参数。
所述胚体3呈碗状结构，所述切割步骤中，将所述胚体3碗状结构的全焊接球阀部分与碗底部分切割分离，具体的，所述副阀体1为所述碗状结构的全焊接球阀，所述底盖2为所述碗状结构的碗底，所述废料4连接所述副阀体1、底盖2，切割时沿所述废料4与副阀体1、底盖2的连接处实现隔离。
从参数的确定以及切割的位置可以看出，所述废料4的主要作用只是连接副阀体1与底盖2，使其可以成为一体结构通过一次锻造形成的整体结构，以便实现锻造步骤。
所述锻造步骤为模锻锻造，即通过与副阀体1、底盖2厚度相适配的板材通过模具热压形成。该加工方式在传统的副阀体1、底盖2底盖无法实现的，或者说如果传统的生产方式采用热压工艺，不但不会起到任何有益效果，还会增加生产成本，降低生产效率。
所述焊接步骤实施前，需要在副阀体1上加工出用于与所述主阀体5、阀口5相契合的楔槽7。由于阀门在装配时，还需要考虑密封、保温、耐腐等诸多问题，需要在球阀的基础结构之外，安装密封圈、防腐圈、保温层等功能件，需要在球阀上预留出用于固定这些功能件的位置，这也就造成了所述主阀体5、阀口5与副阀体1之间并不一定是完美的平面对接焊接，需要线对其进行加工，保障可以顺利契合对接后焊接。
实施例1
以型号为DN500的供热全焊接球阀为例，具体描述副阀体、阀盖的生产过程。
在阀体设计过程中，确认整体阀门的结构如图1所示，
基于整体阀门的结构，确定副阀体1的参数如图2所示，
同时基于整体阀门的结构，确定所述底盖2的具体尺寸参数如图3所示，
在副阀体1与底盖2的参数确定后，将副阀体1与底盖2对接，设计出适合开模生产的废料4的结构，并最终确定胚体3的具体参数如图4所示，
基于胚体3的结构设计并制造模具，用于后续生产，
根据胚体3的具体参数选择板材；
通过对板材的热压模锻生产出胚体3，
沿图4中的虚线标注的胚体3切割位置进行切割，形成分离的副阀体1、底盖2、废料4如图5所示，
对副阀体1与主阀体5、阀口6的对接处、所述底盖2与轴套7的对接处进行加工，该加工结构在对副阀体1的尺寸参数设计时已经设计好，只需要依照要求加工即可，具体加工结构如图6所示，
完成副阀体1与阀口6的焊接如图7所示，
完成主阀体内部阀轴、阀片等原件的安装，
完成副阀体1与阀口6之间功能件的安装如图10所示，
完成主阀体与副阀体1的对接焊接如图8所示，
完成底盖2与轴套的安装如图9所示。
实施例2
采用传统工艺生产同型号、同尺寸参数的所述副阀体1：
选用筒状结构的工件，对工件进行锻造锻造加工，获得副阀体1，其占原料工件中体积的示意图如图11所示，
后续步骤与实施例1中关于副阀体1的安装步骤相同。
从上述步骤中可以看出，在副阀体1的生产过程中，传统工艺有大部分的原料在锻造过程中被切削掉，造成极大的浪费，而且大量的切削对加工设备的刀具也会造成极大的损耗，增加设备的使用成本。
实施例3
采用传统生产工艺对实施例1中所述型号的底盖2进行生产：
先选择原料工件如图12所示；
对原料工件进行锻造加工，获得底盖2；
后续步骤与实施例1中关于底盖2的安装步骤相同。
从上述步骤中可以看出，在底盖2的生产过程中，传统工艺有大部分的原料在锻造过程中被切削掉，造成极大的浪费，而且大量的切削对加工设备的刀具也会造成极大的损耗，增加设备的使用成本。
对比例1
对比实施例1与实施例2、3中，对于原料使用的情况：
实施例1中，采用的原料尺寸为：单位：mm
| A1 | B1 | SR | L2 | T | 总重 |
| 602 | 530 | 315 | 214 | 25 | 108 |
实施例2中，采用的原料尺寸为，单位：mm
| A | A1 | B | B1 | L | 总重 |
| 655.0 | 587.0 | 550.0 | 470.0 | 165.0 | 95.0 |
实施例3中，采用的原料尺寸为：
单位：mm
| C | C1 | T | 毛坯重 |
| 400 | 135 | 20 | 25.0 |
。
基于上述对比过程，对下列型号的阀门采用本发明所述的生产方式进行生产，并计算废料重量：
| 型号 | 原料重量 | 副阀体重量 | 底盖总重 | 废料重量 | 下料直径 |
| DN500 | 108 | 62 | 20 | 26 | 940 |
| DN600 | 159 | 96 | 31.7 | 31.3 | 1150 |
| DN700 | 267 | 178 | 42 | 47 | 1360 |
| DN800 | 363 | 231 | 53.8 | 78.2 | 1560 |
| DN900 | 552 | 368 | 87 | 97 | 1770 |
| DN1000 | 834 | 567 | 131 | 136 | 1990 |
| DN1200 | 1038 | 646 | 190 | 202 | 2100 |
| DN1400 | 1688 | 1078 | 255.6 | 354.4 | 2560 |
| DN1600 | 2345 | 1545 | 376 | 424 | 2980 |
基于上述对比过程，对下列型号的阀门采用实施例2中所述的加工工艺进行生产，成品工件数量：
| 型号 | 原料重量 | 底盖重量 | 废料重量 |
| DN500 | 95.0 | 62.0 | 33.0 |
| DN600 | 162.0 | 96.0 | 66.0 |
| DN700 | 345.0 | 178.0 | 167.0 |
| DN800 | 385.0 | 231.0 | 154.0 |
| DN900 | 624.0 | 368.0 | 256.0 |
| DN1000 | 1062.0 | 567.0 | 495.0 |
| DN1200 | 1110.0 | 646.0 | 464.0 |
| DN1400 | 1953.0 | 1078.0 | 875.0 |
| DN1600 | 3276.0 | 1545.0 | 1731.0 |
基于上述对比过程，对下列型号的阀门采用实施例3中所述的加工工艺进行生产，成品工件数量：
| 型号 | 原料重量 | 底盖净重 | 废料重量 |
| DN500 | 25.0 | 19.6 | 5.4 |
| DN600 | 39.0 | 30.6 | 8.4 |
| DN700 | 51.9 | 40.7 | 11.2 |
| DN800 | 70.2 | 55.1 | 15.1 |
| DN900 | 95.6 | 75.0 | 20.6 |
| DN1000 | 149.8 | 117.5 | 32.2 |
| DN1200 | 221.1 | 173.6 | 47.6 |
| DN1400 | 273.0 | 214.3 | 58.7 |
| DN1600 | 449.3 | 352.7 | 96.6 |
对本对比例的上述两表数据进行对比：
从上表中可以看出，本发明所述的工艺采用较薄、体积较小的圆盘形的板材代替传统工艺中壁厚较厚、体积较大的筒状工件、盘状工件进行生产，可以极大的降低每个工件的加工成本。
实施例4
以对型号为DN500的供热全焊接球阀为例，
采用数控车床、铣床为基础生产设备，模锻、切割总加工时长为1.2小时，需要1-2人配合完成加工。
实施例5
以对型号为DN500的供热全焊接球阀门加工为例，采用传统工艺进行加工，通过数控车床、铣床设备完成对副阀体1的锻造过程，通过普通车床设备完成对底盖2的锻造过程，
对副阀体1的锻造过程，加工时长为4.5，需要2-3个工人配合完成，
对底盖2的锻造过程，加工时长为2.5，需要2-3个工人配合完成。
对比例2
对比实施例4与实施例5中的加工效率：
在不搭建生产线的情况下，对工件的加工效率对比如下：
单位：小时
从上述对比例中可以明显看出，对工件锻造的时间非常的耗时，生产效率低下，而且还需要分别对副阀体1、底盖2进行生产。
对比例3
在搭载整条生产线的情况下，对比实施例4、实施例5中加工工艺的生产效率：单位：小时
在搭载一条生产线或者锻造设备不足时，采用传统工艺时若生产副阀体1，则底盖2需要停产，即生产时间需要将两个副阀体的生产时间与底盖2的生产时间相加，进一步降低生产效率。
即使在搭载两条生产线的情况下，由于两个工件的加工效率不同，生产较快的工件所使用的生产线无法饱和生产，造成产能的浪费。
对比例4
基于实施例3中计算出的生产效率，进一步计算人力成本：
具体计算公式为生产人数*单位生产时间，即生产一套成品工件消耗的总人力时间。单位：小时
注：每套2件球形副阀体，1个底盖，每人操作数控2台设备。
人力成本的节约与时间效率的提高并不是简单的相加，由于传统工艺的副阀体与底盖分别生产，若采用两条生产线，则人力成本会成倍增长，若采用单条生产线，则时间成本会非常高。
对比例5
实施例4与实施例5设备耗能成本的对比：
实施例4中生产型号为本工艺生产的球形阀盖，搭载生产线所用设备耗能大致为：
注：由于一个生产周期中，设备并不是全程在工作的，所以不能简单的以功率*单位生产时间来计算耗能。
| 设备名称 | 功率 |
| 双立柱立式数控车床(2.5m) | 55千瓦 |
| 数控立式车铣复合加工中心(1.6m) | 47千瓦 |
| 数控立式车铣复合加工中心(1.6m) | 47千瓦 |
| 数控立式车铣复合加工中心(1.2m) | 47千瓦 |
| 数控立式车铣复合加工中心(1.2m) | 47千瓦 |
| 卧式数控车床 | 22千瓦 |
| 卧式数控车床 | 20千瓦 |
实施例5中生产型号为锻件大小头的加工成副阀体，单条生产线生产线所用设备耗能大致为：
实施例6中生产型号为板材切割成圆环的用普车加工底底盖，单条生产线生产线所用设备耗能大致为：
| 设备名称 | 功率 |
| 普通车床(1.2m) | 12千瓦 |
| 普通车床(1.0m) | 9千瓦 |
结合功耗与加工时长的数据可以看出，通过本发明所述的生产工艺完成对副阀体、阀座的生产，可以有效的提高生产效率，同时节省人力成本、原料成本、能源成本，同时效率的提高与成本的下降相互叠加、相互作用，进一步提高企业产能和利润率。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种全焊接球阀的生产工艺，包括副阀体(1)的生产工艺与底盖(2)的生产工艺，其特征在于，生产步骤包括锻造步骤、切割步骤、焊接步骤，所述锻造步骤、切割步骤、焊接步骤依次进行，其中：
所述锻造步骤中，将原料锻造成碗状结构的胚体(3)；
所述切割步骤中，对所述胚体(3)进行切割，将其分割成副阀体(1)、底盖(2)、废料(4)；
所述焊接步骤中，将副阀体(1)分别与主阀体(5)、阀口(6)焊接，将底盖(2)与下阀轴的轴套(7)焊接连接。
2.根据权利要求1中所述的全焊接球阀的生产工艺，其特征在于，所述锻造步骤中，所述胚体(3)的参数确认方法为：先根据球阀的型号确定副阀体(1)与底盖(2)的参数，再确定所述副阀体(1)与底盖(2)连接处的参数。
3.根据权利要求1中所述的全焊接球阀的生产工艺，其特征在于，所述胚体(3)呈碗状结构，所述切割步骤中，将所述胚体(3)碗状结构的全焊接球阀部分与碗底部分切割分离。
4.根据权利要求1中所述的全焊接球阀的生产工艺，其特征在于，所述锻造步骤为模锻锻造。
5.根据权利要求1中所述的全焊接球阀的生产工艺，其特征在于，所述焊接步骤实施前，需要在副阀体(1)上加工出用于与所述主阀体(5)、阀口(6)相契合的楔槽。
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