CN113843580B - 一种阀座加工装夹工装及高精度阀座的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及薄环类零件加工技术领域，且公开了一种阀座加工装夹工装，包括阀座以及用于固定阀座位置的专用软爪、定位环和定位闷塞，专用软爪由交错设置在阀座外侧的两组第一软爪和两组第二软爪组成，所述第一软爪、第二软爪、定位环、定位闷塞可配合数控车床完成高精度阀座内孔、外圆及端面的全部加工内容。该阀座加工装夹工装，通过设置定位环和定位闷塞相配合，使得定位环抵住阀座以限制阀座的位置，并且定位闷塞对阀座进行轴向限位，使得阀座易于在数控车床对齐进行加工时稳定受力，从而降低阀座因受力不均而发生变形的几率，以改善因薄环零件变形带来的产品质量问题，提高了装置加工时的稳定性。

Description

一种阀座加工装夹工装及高精度阀座的加工方法
技术领域
本发明涉及薄环类零件加工技术领域，具体为一种阀座加工装夹工装。
背景技术
船用柴油机缸盖组件中的阀座属于薄环零件，其端面、外圆、内孔阀面三者相互都有极高的形位公差要求，加工精度难以保证。
此外，阀座的设计硬度达到45～52HRC，所需的切削力较大，但其薄环结构导致了夹紧力不可能太大，因此需要设计合理的加工方法来保证零件的高效稳定加工。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高精度阀座的加工方法，通过设计专用工装优化传统阀座的加工过程，保证阀座的加工精度，提高合格率及加工效率，解决了上述背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种阀座加工装夹工装，包括阀座以及用于固定阀座位置的专用软爪、定位环和定位闷塞，专用软爪由交错设置在阀座外侧的两组第一软爪和两组第二软爪组成，所述第一软爪、第二软爪、定位环、定位闷塞可配合数控车床完成高精度阀座内孔、外圆及端面的全部加工内容，所述第一软爪和第二软爪的夹紧面均与阀座的外壁相接触，所述阀座的下方设置有固定安装在数控车床上的安装板，所述第一软爪的底部固定连接有平衡块，所述第二软爪的底部固定连接有调节块，所述平衡块和调节块的底部均与安装板的顶部滑动连接，两组所述调节块的相对侧分别开设有一组螺纹孔，螺纹孔的内壁螺纹连接有调节螺杆，两组所述调节螺杆的相对端固定连接有连接柱，所述定位闷塞的顶部通过紧固螺栓固定安装有横板，所述横板底部的左右两组均固定连接有两组限位柱，所述第一软爪和平衡块的顶部均开设有供限位柱穿过的限位孔，所述安装板的顶部开设有四组直径与限位柱相同的插槽，所述第一软爪与第二软爪之间通过连动机构相连接。
优选的，所述第一软爪和第二软爪的夹紧面均设置有避让凹槽，以保证每组专用软爪有两个夹紧点，从而分散第一软爪和第二软爪对阀座造成的压力，同时可以在保证夹持精度的同时降低修正软爪时对修正孔直径的要求。
优选的，所述定位环和定位闷塞需组合使用，可同时加工阀座端面和外圆，以保证阀座端面和外圆的垂直度要求。
优选的，所述定位环的外壁上等距开设有三组方便工作人员测量阀座厚度的测量凹槽，定位闷塞的外侧和阀座的内壁上设置有相匹配的夹紧台阶。
优选的，所述限位柱的高度等于横板底部至插槽底部内壁的距离，四组限位柱的轴心线均与阀座的垂直中心轴线位于同一垂直面上。
优选的，所述第一软爪与第二软爪之间的连动机构包括两组转动杆和限位筒，两组转动杆的外表面均与限位筒的内壁滑动连接，两组转动杆的背对侧分别与第一软爪和第二软爪的底部转动连接。
优选的，所述调节块的底部固定连接有两组导向块，安装板的顶部开设有供导向块滑动的导向槽。
此外，本发明的目的还在于提供一种高精度阀座的加工方法，包括以下步骤：
1)粗加工，使用数控车床自带动通用卡爪夹持住阀座并在阀座内孔加工出夹紧台阶在阀座的内孔中加工出与定位闷塞相适配的夹紧台阶。
2)精加工，先后使用定位环和定位闷塞夹紧阀座，同时加工阀座的外圆和端面。
3)精加工，而后转动调节螺杆，由于连接柱的设置，使得两组调节螺杆同步转动，又因两组调节螺杆上螺纹方向相反，使得两组调节螺杆分别带动两组调节块和两组第二软爪相向运动，两组第二软爪通过连动机构带动两组第一软爪相向运动，从而使第一软爪和第二软爪共同对阀座进行夹持，从而通过第一软爪和第二软爪对阀座所受的夹紧力进行调整，而后同时对阀座的端面和内孔进行加工，完成阀座的全部加工。
4)对阀座进行进一步的限位，将四组限位柱一一与限位孔对齐，并向下推动限位柱，以使限位柱穿过限位孔并抵住限位槽，使用紧固螺栓将横板安装在定位闷塞的顶部，以便与定位闷塞与两组第一软爪之间的相对位置进行限制。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种阀座加工装夹工装，具备以下有益效果：
1、该阀座加工装夹工装，通过设置定位环和定位闷塞相配合，使得定位环抵住阀座以限制阀座的位置，并且定位闷塞对阀座进行轴向限位，使得阀座易于在数控车床对齐进行加工时稳定受力，从而降低阀座因受力不均而发生变形的几率，以改善因薄环零件变形带来的产品质量问题，提高了装置加工时的稳定性。
2、该阀座加工装夹工装，通过第一软爪和第二软爪相配合，使得工作人员对第二软爪和第一软爪的位置进行调整后，第一软爪和第二软爪对阀座进行夹持，便于阀座保持稳定，以便工作人员操作数控车床对阀座的阀座端面和内孔进行打磨加工，确保数控车床对阀座进行加工的精度，提高了装置的加工效率。
3、该阀座加工装夹工装，通过设置螺纹方向相反的两组调节螺杆和连接柱，使得两组调节螺杆同步转动并带动两组调节块沿安装板的顶部相向或背向滑动，从而使调节块带动第二软爪运动，以便两组第二软爪同时夹住阀座，使得两组第二软爪向阀座均匀施力，进一步提高了阀座的受力稳定性，提高了装置的实用性。
4、该阀座加工装夹工装，通过设置由转动杆和限位筒组成的连动机构，使得第二软爪运动时，其下方的转动杆沿限位筒内壁滑动并带动限位筒转动，以使第一软爪下方的转动杆跟随限位筒转动，带动第一软爪运动，从而使第一软爪与第二软爪同步向着阀座的方向运动，以便第一软爪和第二软爪同步对阀座进行夹持，以便阀座均匀受力，降低阀座在加工过程中受到的磨损。
附图说明
图1为本发明提出的一种阀座加工装夹工装结构示意图；
图2为本发明提出的一种阀座加工装夹工装连接柱处结构示意图；
图3为本发明提出的一种阀座加工装夹工装结构分解示意图。
图中：1、第一软爪；11、平衡块；2、第二软爪；21、调节块；22、导向块；23、调节螺杆；24、连接柱；3、定位环；4、定位闷塞；41、横板；42、限位柱；5、阀座；6、安装板；7、转动杆；8、限位筒。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种阀座加工装夹工装，包括阀座5以及用于固定阀座5位置的专用软爪、定位环3和定位闷塞4，专用软爪由交错设置在阀座5外侧的两组第一软爪1和两组第二软爪2组成，第一软爪1、第二软爪2、定位环3、定位闷塞4可配合数控车床完成高精度阀座5内孔、外圆及端面的全部加工内容，第一软爪1和第二软爪2的夹紧面均与阀座5的外壁相接触，阀座5的下方设置有固定安装在数控车床上的安装板6，第一软爪1的底部固定连接有平衡块11，第二软爪2的底部固定连接有调节块21，平衡块11和调节块21的底部均与安装板6的顶部滑动连接，两组调节块21的相对侧分别开设有一组螺纹孔，螺纹孔的内壁螺纹连接有调节螺杆23，两组调节螺杆23的相对端固定连接有连接柱24，定位闷塞4的顶部通过紧固螺栓固定安装有横板41，横板41底部的左右两组均固定连接有两组限位柱42，第一软爪1和平衡块11的顶部均开设有供限位柱42穿过的限位孔，安装板6的顶部开设有四组直径与限位柱42相同的插槽，第一软爪1与第二软爪2之间通过连动机构相连接。
本发明中为了提高装置对阀座5的夹持效果，因此，在使用时，第一软爪1和第二软爪2的夹紧面均设置有避让凹槽，以保证每组专用软爪有两个夹紧点，使得第一软爪1和第二软爪2上的夹紧点分散第一软爪1和第二软爪2对阀座5造成的压力，同时可以在保证夹持精度的同时降低修正软爪时对修正孔直径的要求。
本发明中为了便于数控车床根据需求对阀座5进行精准加工，因此，在使用时，定位环3和定位闷塞4需组合使用，使得数控车床在定位环3与定位闷塞4的辅助下可同时对阀座5端面和外圆进行加工，以保证阀座5端面和外圆的垂直度要求。
本发明中为了便于工作人员测量并记录阀座5的尺寸，因此，在使用时，定位环3的外壁上等距开设有三组方便工作人员测量阀座5厚度的测量凹槽，测量凹槽的设置方便工作人员使用测量工具对阀座5的厚度进行测量，定位闷塞4的外侧和阀座5的内壁上设置有相匹配的夹紧台阶，使得定位闷塞4对阀座5的限位效果得到增强，以便阀座5在工作人员进行测量工作时保持稳定，提高测量的精度。
本发明中为了便于限位柱42对定位闷塞4的位置进行限制，从而提高装置的稳定性，因此，在使用时，限位柱42的高度等于横板41底部至插槽底部内壁的距离，四组限位柱42的轴心线均与阀座5的垂直中心轴线位于同一垂直面上，使得限位柱42对横板41均匀施力，以便横板41和定位闷塞4在受力时保持稳定。
本发明中为了便于第二软爪2通过连动机构带动第一软爪1运动，因此，在使用时，第一软爪1与第二软爪2之间的连动机构包括两组转动杆7和限位筒8，两组转动杆7的外表面均与限位筒8的内壁滑动连接，两组转动杆7的背对侧分别与第一软爪1和第二软爪2的底部转动连接，使得第二软爪2运动时带动其下方的转动杆7转动，第二软爪2下方的转动杆7带动其外侧的限位筒8和第一软爪1下方的转动杆7与其同步转动，从而使两组第二软爪2相向运动的同时带动两组第一软爪1相向运动，以便第一软爪1和第二软爪2同时与阀座5接触，以便阀座5的外壁稳定受力。
本发明中为了降低第二软爪2夹持阀座5时阀座5受损的几率，因此，在使用时，调节块21的底部固定连接有两组导向块22，安装板6的顶部开设有供导向块22滑动的导向槽，使得导向块22跟随调节块21运动时受导向槽的限制，从而对调节块21和第二软爪2的运动轨迹进行限制，避免第二软爪2运动时发生偏移导致第二软爪2与阀座5外壁摩擦，以便对阀座5的加工结果进行保护。
上述高精度阀座的加工方法如下：
1)粗加工，使用数控车床自带动通用卡爪夹持住阀座并在阀座内孔加工出夹紧台阶在阀座的内孔中加工出与定位闷塞相适配的夹紧台阶。
2)精加工，先后使用定位环和定位闷塞夹紧阀座，同时加工阀座的外圆和端面。
3)精加工，而后转动调节螺杆，由于连接柱的设置，使得两组调节螺杆同步转动，又因两组调节螺杆上螺纹方向相反，使得两组调节螺杆分别带动两组调节块和两组第二软爪相向运动，两组第二软爪通过连动机构带动两组第一软爪相向运动，从而使第一软爪和第二软爪共同对阀座进行夹持，从而通过第一软爪和第二软爪对阀座所受的夹紧力进行调整，而后同时对阀座的端面和内孔进行加工，完成阀座的全部加工。
4)对阀座进行进一步的限位，将四组限位柱一一与限位孔对齐，并向下推动限位柱，以使限位柱穿过限位孔并抵住限位槽，使用紧固螺栓将横板安装在定位闷塞的顶部，以便与定位闷塞与两组第一软爪之间的相对位置进行限制。
该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。
综上所述，该阀座加工装夹工装，通过设置定位环3和定位闷塞4相配合，使得定位环3抵住阀座5以限制阀座5的位置，并且定位闷塞4对阀座5进行轴向限位，使得阀座5易于在数控车床对齐进行加工时稳定受力，从而降低阀座5因受力不均而发生变形的几率，以改善因薄环零件变形带来的产品质量问题，提高了装置加工时的稳定性，通过第一软爪1和第二软爪2相配合，使得工作人员对第二软爪2和第一软爪1的位置进行调整后，第一软爪1和第二软爪2对阀座5进行夹持，便于阀座5保持稳定，以便工作人员操作数控车床对阀座5的阀座5端面和内孔进行打磨加工，确保数控车床对阀座5进行加工的精度，提高了装置的加工效率，通过设置螺纹方向相反的两组调节螺杆23和连接柱24，使得两组调节螺杆23同步转动并带动两组调节块21沿安装板6的顶部相向或背向滑动，从而使调节块21带动第二软爪2运动，以便两组第二软爪2同时夹住阀座5，使得两组第二软爪2向阀座5均匀施力，进一步提高了阀座5的受力稳定性，提高了装置的实用性，通过设置由转动杆7和限位筒8组成的连动机构，使得第二软爪2运动时，其下方的转动杆7沿限位筒8内壁滑动并带动限位筒8转动，以使第一软爪1下方的转动杆7跟随限位筒8转动，带动第一软爪1运动，从而使第一软爪1与第二软爪2同步向着阀座5的方向运动，以便第一软爪1和第二软爪2同步对阀座5进行夹持，以便阀座5均匀受力，降低阀座5在加工过程中受到的磨损。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。同时在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。且在本发明的附图中，填充图案只是为了区别图层，不做其他任何限定。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种阀座加工装夹工装，包括阀座(5)以及用于固定阀座(5)位置的专用软爪、定位环(3)和定位闷塞(4)，专用软爪由交错设置在阀座(5)外侧的两组第一软爪(1)和两组第二软爪(2)组成，其特征在于：所述第一软爪(1)、第二软爪(2)、定位环(3)、定位闷塞(4)可配合数控车床完成高精度阀座内孔、外圆及端面的全部加工内容，所述第一软爪(1)和第二软爪(2)的夹紧面均与阀座(5)的外壁相接触，所述阀座(5)的下方设置有固定安装在数控车床上的安装板(6)，所述第一软爪(1)的底部固定连接有平衡块(11)，所述第二软爪(2)的底部固定连接有调节块(21)，所述平衡块(11)和调节块(21)的底部均与安装板(6)的顶部滑动连接，两组所述调节块(21)的相对侧分别开设有一组螺纹孔，螺纹孔的内壁螺纹连接有调节螺杆(23)，两组所述调节螺杆(23)的相对端固定连接有连接柱(24)，所述定位闷塞(4)的顶部通过紧固螺栓固定安装有横板(41)，所述横板(41)底部的左右两组均固定连接有两组限位柱(42)，所述第一软爪(1)和平衡块(11)的顶部均开设有供限位柱(42)穿过的限位孔，所述安装板(6)的顶部开设有四组直径与限位柱(42)相同的插槽，所述第一软爪(1)与第二软爪(2)之间通过连动机构相连接。
2.根据权利要求1所述的一种阀座加工装夹工装，其特征在于：所述第一软爪(1)和第二软爪(2)的夹紧面均设置有避让凹槽，以保证每组专用软爪有两个夹紧点，从而分散第一软爪(1)和第二软爪(2)对阀座(5)造成的压力，同时可以在保证夹持精度的同时降低修正软爪时对修正孔直径的要求。
3.根据权利要求1所述的一种阀座加工装夹工装，其特征在于：所述定位环(3)和定位闷塞(4)需组合使用，可同时加工阀座端面和外圆，以保证阀座端面和外圆的垂直度要求。
4.根据权利要求1所述的一种阀座加工装夹工装，其特征在于：所述定位环(3)的外壁上等距开设有三组方便工作人员测量阀座厚度的测量凹槽，定位闷塞(4)的外侧和阀座(5)的内壁上设置有相匹配的夹紧台阶。
5.根据权利要求1所述的一种阀座加工装夹工装，其特征在于：所述限位柱(42)的高度等于横板(41)底部至插槽底部内壁的距离，四组限位柱(42)的轴心线均与阀座(5)的垂直中心轴线位于同一垂直面上。
6.根据权利要求1所述的一种阀座加工装夹工装，其特征在于：所述第一软爪(1)与第二软爪(2)之间的连动机构包括两组转动杆(7)和限位筒(8)，两组转动杆(7)的外表面均与限位筒(8)的内壁滑动连接，两组转动杆(7)的背对侧分别与第一软爪(1)和第二软爪(2)的底部转动连接。
7.根据权利要求1所述的一种阀座加工装夹工装，其特征在于：所述调节块(21)的底部固定连接有两组导向块(22)，安装板(6)的顶部开设有供导向块(22)滑动的导向槽。
8.一种采用根据权利要求1-7任一项所述工装的高精度阀座的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)粗加工，使用数控车床自带动通用卡爪夹持住阀座并在阀座内孔加工出夹紧台阶在阀座的内孔中加工出与定位闷塞相适配的夹紧台阶；
2)精加工，先后使用定位环和定位闷塞夹紧阀座，同时加工阀座的外圆和端面；
3)精加工，而后转动调节螺杆，由于连接柱的设置，使得两组调节螺杆同步转动，又因两组调节螺杆上螺纹方向相反，使得两组调节螺杆分别带动两组调节块和两组第二软爪相向运动，两组第二软爪通过连动机构带动两组第一软爪相向运动，从而使第一软爪和第二软爪共同对阀座进行夹持，从而通过第一软爪和第二软爪对阀座所受的夹紧力进行调整，而后同时对阀座的端面和内孔进行加工，完成阀座的全部加工；
4)对阀座进行进一步的限位，将四组限位柱一一与限位孔对齐，并向下推动限位柱，以使限位柱穿过限位孔并抵住限位槽，使用紧固螺栓将横板安装在定位闷塞的顶部，以便与定位闷塞与两组第一软爪之间的相对位置进行限制。
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