CN111037236A - 一种小口径球阀的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种小口径球阀的加工方法，能够适用于DN6～DN40等小口径球阀，首先对热处理后的夹棒料半精车出具有球体部和球柄的粗料件，然后借助球柄和精车定位工装即可实现在普球车上对小口径球阀球面的精车，该步骤还能够适用于内孔非通孔的球体的球面精车，无需投入额外的精车设备，节约了成本；随后借助不同的工装分别加工出内孔、月牙槽和通气孔，保证了加工的精度。

Description

一种小口径球阀的加工方法
技术领域
本发明涉及球阀球体的加工领域，尤其是涉及一种小口径球阀的加工方法。
背景技术
球阀(ball valve)，启闭件(球体)由阀杆带动，并绕球阀轴线作旋转运动的阀门。亦可用于流体的调节与控制，其中硬密封V型球阀其V型球芯与堆焊硬质合金的金属阀座之间具有很强的剪切力，特别适用于含纤维、微小固体颗料等的介质。
在球阀球体的生产过程中，球阀公称直径范围很广泛，一般加工企业，都具备一些范围的加工能力，对于有些过大或者过小的球，对企业的生产能力和生产投入(需投入合适的机床以生产过大或者过小的球体)提出了更高的要求。
对于球阀球体的加工通常采用如下步骤：第一步先加工球体内孔，以便通过胀套撑住内孔利用普球车精加工球面，但小口径球体如DN6，口径过小，若采用常规方法，则需要非常小的胀套，导致用来固定胀套的轴更细，造成轴的强度不够，常规的加工方法无法满足小口径球体的加工，尤其对于有些球体的内孔不是通孔，常规方法无法对其球面进行精车。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种小口径球阀的加工方法。
本发明的主要内容包括：
一种小口径球阀的加工方法，所述小口径球阀包括球体，所述球体具有内孔、月牙槽以及通气孔，小口径球阀的加工方法包括如下步骤：
S1：对坯件进行热处理：所述坯件为棒料；
S2.球面半精车，得到粗料件：其中，所述粗料件包括球体部和球柄，所述球体部具有一球柄平面，所述球柄由所述球柄平面向外延伸设置，球面半精车的步骤如下：
首先车出所述球体部的半球面，随后调头夹住已车出的半球面，车另一半球面，两个半球面均留有余量；接着车球柄，所述球柄包括柄根部和柄头部，所述柄头部具有柄连接段，所述柄连接段的外圆周开设有外螺纹；其中，并根部的直径D11为6mm，所述柄头部的长度L12为15mm，而所述球柄的总长度L11为30mm。
S3.球面精车：将粗料件通过精车定位工装安装在普球车上，精车球面，使得球体的半径符合图纸要求，且保证球面粗糙度为1.6，球度为0.02；
S4.钻铣内孔及端面：使用球面定位工装固定球面，首先铣出两个端面，然后由其中一个端面钻铣至球心，并使用R角刀铣孔口，得到一半内孔；随后由另一个端面钻铣至球心，并使用R角刀铣孔口，得到另一半内孔；
S5.铣月牙槽：使用内孔定位工装定位球体，使用铣刀铣出所述月牙槽；
S6.钻通气孔：使用通气孔钻孔工装定位，钻铣出所述通气孔；
S7.后工序：通过修磨棱角、毛刺并经抛光、清理后入库；
其中，所述精车定位工装包括可拆卸地安装在普球车主轴一端的工装主体以及用于连接所述球柄的拉杆，所述工装主体的端面开设有安装通孔，所述球柄插入所述安装通孔的一端，所述拉杆穿过所述普球车的主轴的内孔以及所述安装通孔与所述球柄螺纹连接。
优选的，所述工装主体包括工装杆部和工装头部，所述工装杆部与普球车主轴的内孔锥度配合，所述工装头部包括头部连接段和头部配合段，所述头部配合段具有与所述球柄平面相适配的头部端面；所述安装通孔贯穿所述头部端面；所述头部连接段包括呈圆台状的第一连接段和呈半球形的第二连接段。
优选的，所述安装通孔包括依次连通的主通孔段、定位通孔段以及连接通孔段；所述拉杆包括拉杆杆部和拉杆头部，所述拉杆头部具有拉杆连接段和拉杆定位段，所述拉杆定位段为圆台状，且所述拉杆定位段的端面开设有连接螺纹孔；当将所述球体安装在所述精车定位工装上时，所述拉杆杆部适配在所述主通孔段内，所述拉杆头部适配在所述定位通孔段内，所述柄根部适配在所述连接通孔段，所述柄连接段螺纹连接在所述连接螺纹孔内。
优选的，所述拉杆远离所述球体的一端延伸至所述普球车的主轴的内孔外侧，且通过垫块和锁紧螺母锁紧。
优选的，所述球面定位工装包括两块球面工装本体，单个所述球面工装本体的一侧开设有与球面相适配的球面定位凹槽；所述球面工装本体的材质为生铁，且所述球面定位凹槽内铺设着橡胶缓冲层。
优选的，所述内孔定位工装包括内孔工装本体，所述内孔工装本体的上表面开设有内孔放置凹槽，所述内孔放置凹槽的槽底中心向上延伸出内孔定位柱体，所述内孔定位柱体与所述球体的内孔相适配；所述内孔放置凹槽的槽口处设置有与球面适配的圆角。
优选的，所述通气孔钻孔工装至少具有一个定位表面以及与所述定位表面相对设置的加工表面；所述定位表面包括定位结构，所述定位结构包括第一圆弧段、第二圆弧段以及第三圆弧段；其中，所述第二圆弧段的两端与所述第一圆弧段和所述第三圆弧段连接，所述第二圆弧面为与月牙槽相对应的凸弧面；所述第一圆弧段和所述第三圆弧段为与球面相对应的凹弧面；所述加工表面上开设有加工孔，当所述第二圆弧段与月牙槽贴合时，所述加工孔的中心轴线与球体的内孔1-1的中心轴向垂直，且所述加工孔的中心轴线与经过所述第二圆弧段的中心点的切线垂直；所述加工孔的直径等于通气孔1-3的直径。
优选的，所述第一圆弧段和所述第二圆弧段的相交处开设有第一定位槽，所述第一定位槽的中心轴线与球体的内孔1-1的中心轴线的平行；所述第三圆弧段和所述第二圆弧段的相交处开设有第二定位槽，所述第二定位槽的中心轴线与球体的内孔1-1的中心轴线的平行。
本发明的有益效果在于：本发明提出了一种小口径球阀的加工方法，能够适用于DN6～DN40等小口径球阀，首先对热处理后的棒料半精车出具有球体部和球柄的粗料件，然后借助球柄和精车定位工装即可实现在普球车上对小口径球阀球面的精车，该步骤还能够适用于内孔非通孔的球体的球面精车，无需投入额外的精车设备，节约了成本；随后借助不同的工装分别加工出内孔、月牙槽和通气孔，保证了加工的精度。
附图说明
图1(a)为本发明可加工的DN6球阀的一个角度的详细结构示意图；
图1(b)为本发明可加工的DN6球阀的另一个角度的详细结构示意图；
图2为球面半精车得到的粗料件的结构示意图；
图3(a)为球面精车的加工示意图；
图3(b)为精车定位工装的局部放大示意图；
图4为钻铣内孔的加工示意图；
图5为铣月牙槽的加工示意图；
图6为钻通气孔的加工示意图；
图7为通气孔钻孔工装的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明所保护的技术方案做具体说明。
本发明提出了一种小口径球阀的加工方法，能够适用于如DN6～DN40等一系列小口径球阀的加工，其中，在对球面进行精车的步骤同样适用于球阀的内孔为非通孔的球体，无需额外投入其他设备，利用现有的普球车即可实现。
请参阅图1至图7。下面将以DN6为例详细阐述本发明的技术方案；如图1(a)和图1(b)所示，所述小口径球阀即DN6包括球体1，所述球体1具有内孔1-1、月牙槽1-2以及通气孔1-3，其中，所述球体1的直径D为30mm；其内孔1-1的长度L1为28.5mm，直径D为6mm，且内孔的孔口开设有倒角结构，该倒角的半径R1为0.5mm；月牙槽1-2的槽宽W为7cm，弧面的半径R2＝20mm，且月牙槽1-2的槽底距离球心的距离L2为10mm；所述通气孔1-3的直径D2为2mm。
具体地，该小口径球阀DN6的加工方法包括如下步骤：
S1：对坯件进行热处理：所述坯件为棒料；
S2.球面半精车，得到粗料件：如图2所示，所述粗料件包括球体部10和球柄11，所述球体部10具有一球柄平面100，所述球柄11由所述球柄平面100向外延伸设置，由夹棒料得到粗料件的步骤如下：
首先车出所述球体部的半球面，该半球面的直径为31mm，相对于成品留有1mm的余料，随后调头夹住已车出的半球面，车另一半球面，同样地，该另一半球面的直径为31mm，即两个半球面均留有余量；接着车球柄11，所述球柄11包括柄根部110和柄头部111，所述柄头部111具有柄连接段，所述柄连接段的外圆周开设有外螺纹；且所述柄连接段的半径略大于所述柄根部的半径，以便用于攻螺纹。
S3.球面精车：将粗料件通过精车定位工装安装在普球车上，精车球面，使得球体的半径符合图纸要求，即达到30mm，且保证球面粗糙度为1.6，球度为0.02；具体地，请参阅图3(a)和图3(b)，所述精车定位工装包括可拆卸地安装在普球车主轴6一端的工装主体31以及用于连接所述球柄的拉杆32，所述工装主体31的端面开设有安装通孔310，所述球柄11插入所述安装通孔310的一端，所述拉杆32穿过所述普球车的主轴6的内孔60以及所述安装通孔310与所述球柄11螺纹连接。
更进一步地，所述工装主体31包括工装杆部311和工装头部312，其中，所述工装杆部311与普球车主轴6的内孔60锥度配合，如图3(a)所示，所述普球车的主轴6的内孔60为台阶状的通孔，所述工装杆部311具有与其相适配的台阶状结构，从而能够便捷地可拆卸的安装在普球车的主轴上；具体地，所述工装头部312包括头部连接段和头部配合段，所述头部配合段具有与所述球柄平面100相适配的头部端面，所述安装通孔310贯穿所述头部端面；而为了避让普球车上的刀具和刀架，对头部连接段进行设计，所述头部连接段包括呈圆台状的第一连接段3121和呈半球形的第二连接段3122。
更进一步地，所述安装通孔310包括依次连通的主通孔段、定位通孔段以及连接通孔段；而所述拉杆32包括拉杆杆部320和拉杆头部321，所述拉杆头部321具有拉杆连接段3211和拉杆定位段3212，所述拉杆定位段3212为圆台状，且所述拉杆定位段3212的端面开设有连接螺纹孔3200；当将所述球体安装在所述精车定位工装上时，所述拉杆杆部320适配在所述主通孔段内，所述拉杆头部321适配在所述定位通孔段内，所述柄根部110适配在所述连接通孔段，而所述柄连接段111螺纹连接在所述连接螺纹孔3200内，由图3(b)可知，由于所述拉杆定位段3212为圆台状结构，同样的，所述定位通孔段也具有圆台状的结构，从而当所述拉杆32穿入所述安装通孔310时，能够在所述定位通孔段快速的定位，随后所述球柄11由所述安装通孔的另一端穿入，并将柄连接段螺纹连接在所述连接螺纹孔3200内，接着通过向着远离所述球体的一端拉动所述拉杆32，使得所述工装头段的头段配合部的端面抵紧在所述球柄平面100上，即可实现对球体的定位，随后通过在所述拉杆32远离所述球体的一端延伸至所述普球车的主轴的内孔的一段外侧套设垫块33和锁紧螺母34锁紧即可保证球体的稳定定位，从而能够对球面进行精车，而无需借助常规的胀套等工具。
本步骤中的精车定位工装还能够适用于对于球阀的内孔为非通孔的球体的球面精车。
S4.钻铣内孔及端面：使用球面定位工装固定球面，如图4所示，所述球面定位工装包括两块球面工装本体20，单个所述球面工装本体20的一侧开设有与球面相适配的球面定位凹槽21；所述球面工装本体20的材质为生铁，且为避免球面定位工装对球面的划伤，在所述球面定位凹槽21内铺设着橡胶缓冲层。
钻铣内孔的具体步骤如下：首先由球面的一侧开始钻铣经球心至另一侧球面，钻铣的孔的直径D1为6mm，并使用R角刀铣孔口，得到半径R1为0.5mm的倒角端面，该倒角平面距离经过球心且与该倒角平面平行的平面的距离为14.25mm；随后使用R角刀铣另一侧孔口，得到半径R1为0.5mm的另一倒角端面，该倒角平面距离经过球心且与该倒角平面平行的平面的距离为14.25mm，从而得到内孔1-1，保证钻铣的精度。
S5.铣月牙槽：使用内孔定位工装4定位球体，使用直径为40mm的铣刀铣出所述月牙槽，使得月牙槽的槽宽W为7mm，而槽底至球心的距离为10mm；所述内孔定位工装的结构如图5所示，具体地，所述内孔定位工装4包括内孔工装本体40，所述内孔工装本体40的上表面开设有内孔放置凹槽41，所述内孔放置凹槽41的槽底中心向上延伸出内孔定位柱体42，所述内孔定位柱体42与所述球体的内孔1-1相适配；所述内孔放置凹槽41的槽口处设置有与球面适配的圆角43。
S6.钻通气孔：使用通气孔钻孔工装5定位，钻铣出所述直径为2mm的通气孔，如图6和图7所示，所述通气孔钻孔工装5至少具有一个定位表面51以及与所述定位表面51相对设置的加工表面52；所述定位表面51包括定位结构，所述定位结构包括第一圆弧段501、第二圆弧段502以及第三圆弧段503；其中，所述第二圆弧段502的两端与所述第一圆弧段501和所述第三圆弧段503连接，所述第二圆弧面501为与月牙槽1-2相对应的凸弧面；所述第一圆弧段501和所述第三圆弧段503为球面相对应的凹弧面；所述加工表面52上开设有加工孔53，当所述第二圆弧段502与月牙槽1-2贴合时，所述加工孔53的中心轴线与球体的内孔的中心轴向垂直，且所述加工孔53的中心轴线与经过所述第二圆弧段502的中心点的切线垂直；所述加工孔53的直径等于通气孔1-3的直径。
更进一步地，所述第一圆弧段501和所述第二圆弧段502的相交处开设有第一定位槽504，所述第一定位槽504的中心轴线与球体的内孔1-1的中心轴线的平行；所述第三圆弧段503和所述第二圆弧段502的相交处开设有第二定位槽505，所述第二定位槽505的中心轴线与球体的内孔1-1的中心轴线的平行。
S7.后工序：通过修磨棱角、毛刺、刻字并经抛光、清理后入库，且抛光后的球面的直径在30mm，误差在0.05mm，粗糙度为0.2。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种小口径球阀的加工方法，所述小口径球阀包括球体，所述球体具有内孔、月牙槽以及通气孔，其特征在于，小口径球阀的加工方法包括如下步骤：
S1：对坯件进行热处理：所述坯件为棒料；
S2.球面半精车，得到粗料件：其中，所述粗料件包括球体部和球柄，所述球体部具有一球柄平面，所述球柄由所述球柄平面向外延伸设置，球面半精车的步骤如下：
首先车出所述球体部的半球面，随后调头夹住已车出的半球面，车另一半球面，两个半球面均留有余量；接着车球柄，所述球柄包括柄根部和柄头部，所述柄头部具有柄连接段，所述柄连接段的外圆周开设有外螺纹；
S3.球面精车：将粗料件通过精车定位工装安装在普球车上，精车球面，使得球体的半径符合图纸要求，且保证球面粗糙度为1.6，球度为0.02；
S4.钻铣内孔及端面：使用球面定位工装固定球面，首先由球面的一端向着球心钻铣通孔，并使用R角刀铣孔口，得到一侧倒角端面；随后使用R角刀铣孔口，得到另一侧倒角端面；
S5.铣月牙槽：使用内孔定位工装定位球体，使用铣刀铣出所述月牙槽；
S6.钻通气孔：使用通气孔钻孔工装定位，钻铣出所述通气孔；
S7.后工序：通过修磨棱角、毛刺并经抛光、清理后入库；
其中，所述精车定位工装包括可拆卸地安装在普球车主轴一端的工装主体以及用于连接所述球柄的拉杆，所述工装主体的端面开设有安装通孔，所述球柄插入所述安装通孔的一端，所述拉杆穿过所述普球车的主轴的内孔以及所述安装通孔与所述球柄螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的一种小口径球阀的加工方法，其特征在于，所述工装主体包括工装杆部和工装头部，所述工装杆部与普球车主轴的内孔锥度配合，所述工装头部包括头部连接段和头部配合段，所述头部配合段具有与所述球柄平面相适配的头部端面；所述安装通孔贯穿所述头部端面；所述头部连接段包括呈圆台状的第一连接段和呈半球形的第二连接段。
3.根据权利要求2所述的一种小口径球阀的加工方法，其特征在于，所述安装通孔包括依次连通的主通孔段、定位通孔段以及连接通孔段；所述拉杆包括拉杆杆部和拉杆头部，所述拉杆头部具有拉杆连接段和拉杆定位段，所述拉杆定位段为圆台状，且所述拉杆定位段的端面开设有连接螺纹孔；当将所述球体安装在所述精车定位工装上时，所述拉杆杆部适配在所述主通孔段内，所述拉杆头部适配在所述定位通孔段内，所述柄根部适配在所述连接通孔段，所述柄连接段螺纹连接在所述连接螺纹孔内。
4.根据权利要求3所述的一种小口径球阀的加工方法，其特征在于，所述拉杆远离所述球体的一端延伸至所述普球车的主轴的内孔外侧，且通过垫块和锁紧螺母锁紧。
5.根据权利要求1所述的一种小口径球阀的加工方法，其特征在于，所述球面定位工装包括两块球面工装本体，单个所述球面工装本体的一侧开设有与球面相适配的球面定位凹槽；所述球面工装本体的材质为生铁，且所述球面定位凹槽内铺设着橡胶缓冲层。
6.根据权利要求1所述的一种小口径球阀的加工方法，其特征在于，所述内孔定位工装包括内孔工装本体，所述内孔工装本体的上表面开设有内孔放置凹槽，所述内孔放置凹槽的槽底中心向上延伸出内孔定位柱体，所述内孔定位柱体与所述球体的内孔相适配；所述内孔放置凹槽的槽口处设置有与球面适配的圆角。
7.根据权利要求1所述的一种小口径球阀的加工方法，其特征在于，所述通气孔钻孔工装至少具有一个定位表面以及与所述定位表面相对设置的加工表面；所述定位表面包括定位结构，所述定位结构包括第一圆弧段、第二圆弧段以及第三圆弧段；其中，所述第二圆弧段的两端与所述第一圆弧段和所述第三圆弧段连接，所述第二圆弧面为与待加工的浮动球的月牙槽相对应的凸弧面；所述第一圆弧段和所述第三圆弧段为与待加工的浮动球的球面相对应的凹弧面；所述加工表面上开设有加工孔，当所述第二圆弧段与待加工的浮动球的月牙槽贴合时，所述加工孔的中心轴线与浮动球的中心通孔的中心轴向垂直，且所述加工孔的中心轴线与经过所述第二圆弧段的中心点的切线垂直；所述加工孔的直径等于待加工浮动球的通气孔的直径。
8.根据权利要求7所述的一种小口径球阀的加工方法，其特征在于，所述第一圆弧段和所述第二圆弧段的相交处开设有第一定位槽，所述第一定位槽的中心轴线与待加工的浮动球的中心通孔的中心轴线的平行；所述第三圆弧段和所述第二圆弧段的相交处开设有第二定位槽，所述第二定位槽的中心轴线与待加工的浮动球的中心通孔的中心轴线的平行。
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