CN115283951A - 蝶阀金属阀座加工工装及蝶阀金属阀座加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蝶阀金属阀座加工工装，包括：顶部带倾斜安装平台的底座、安装座、垫块和压环，倾斜安装平台的顶面由左向右逐渐向上倾斜，且倾斜安装平台的顶面与底座底面的竖向中心线的夹角为α：α=90°‑成品金属阀座的圆锥孔的中心轴线与成品金属阀座的台阶轴外轮廓的中心轴线之间的锐角。上述工装结构简单、操作维护方便，制造成本低。本发明还公开了一种采用蝶阀金属阀座加工工装、普通车床、数控车床加工金属阀座的蝶阀金属阀座加工方法。采用该加工方法具有加工精度高、加工效率高、成本低等优点。

Description

蝶阀金属阀座加工工装及蝶阀金属阀座加工方法

技术领域

本发明涉及蝶阀金属阀座加工技术，尤其涉及一种蝶阀金属阀座加工工装及蝶阀金属阀座加工方法。

背景技术

蝶阀又叫翻板阀，是一种通过圆盘状碟板绕阀轴旋转来达到开启与关闭的调节阀，因其具有结构简单、体积小、重量轻、材料耗用省、安装尺寸小、开关迅速、90°往复回转、驱动力矩小等特点而被广泛应用于石油、化工、电力等行业。

蝶阀主要由金属阀座、蝶板、密封圈等部件构成，其中金属阀座是蝶阀的主要部件之一，金属阀座上的密封面的加工质量的好坏决定了蝶阀密封性能的好坏，因而金属阀座的加工质量至关重要。

蝶阀按照结构形式分为中心密封蝶阀、单偏心密封蝶阀、双偏心密封蝶阀和三偏心密封蝶阀。对于三偏心密封蝶阀，该类蝶阀的金属阀座的结构参见图17所示，由于这类蝶阀的金属阀座的内孔壁密封面是一个中心轴线相对于金属阀座台阶轴外轮廓的中心轴线呈一定角度倾斜的圆锥孔结构，因而采用普通车床、数控车床等加工方式加工出具有符合高精度要求内孔壁密封面的金属阀座的难度非常大，而专门加工这类金属阀座的蝶阀阀座加工专机价格又非常高昂，通常高达几百万一台，此外，虽然蝶阀阀座加工专机加工精度高，但是效率非常低，无法满足大批量、短交货期订单要求，因而三偏心密封蝶阀主要依赖于进口。

发明内容

本发明所需解决的技术问题是：提供一种结构简单、操作方便的蝶阀金属阀座加工工装，以及提供一种采用该蝶阀金属阀座加工工装、普通车床、数控车床对圆环状锻造毛坯进行加工、最终制得达到所需加工精度要求的成品金属阀座的蝶阀金属阀座加工方法，采用该加工方法具有加工精度高、加工效率高、成本低等优点。

成品金属阀座由上至下依次由第一柱体和第二柱体一体成型构成台阶轴外轮廓，第一柱体的直径大于第二柱体的直径，在成品金属阀座的顶面上向下设置有上下贯穿、并且贯穿第一柱体外侧壁的第一半圆定位孔和第二半圆定位孔，第一半圆定位孔的轴线与第一柱体最左端的母线重叠，第二半圆定位孔的轴线与第一柱体最右端的母线重叠，且第一柱体与第二柱体之间的台阶面为成品金属阀座的第一密封面，在成品金属阀座的顶面上向下开设有上下贯穿的圆锥孔，圆锥孔的中心轴线与成品金属阀座的台阶轴外轮廓的中心轴线之间的夹角为β，圆锥孔的孔壁为成品金属阀座的第二密封面，目前对于本领域技术人员来说，如何在低加工成本、高加工效率的基础上加工出具有符合高精度要求的内孔壁密封面的金属阀座一直是困扰他们的难题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：所述的蝶阀金属阀座加工工装，包括：顶部带倾斜安装平台的底座，倾斜安装平台的顶面由左向右逐渐向上倾斜，且倾斜安装平台的顶面与底座底面的竖向中心线的夹角为α：α=90°-成品金属阀座的圆锥孔的中心轴线与成品金属阀座的台阶轴外轮廓的中心轴线之间的锐角；在倾斜安装平台的顶面中央设置有向外凸起的圆柱状凸起平台，安装座下端通过若干可拆卸的第一紧固件安装于倾斜安装平台上，且安装座的顶面、安装座的底面均与倾斜安装平台的顶面平行，在安装座的底面中央向内开设有与凸起平台的外侧壁轮廓对应匹配的搁置孔，搁置孔的高度保证安装座直接放置于倾斜安装平台上时、凸起平台伸入搁置孔中且安装座的底面与倾斜工作平台的顶面接触，在安装座的底面与倾斜安装平台的顶面之间设置有垫块；在安装座的顶面中央向内开依次开设有第一安装孔和第二安装孔，第一安装孔和第二安装孔构成与成品金属阀座的台阶轴外轮廓对应匹配的台阶孔，第一安装孔与第二安装孔之间的台阶面与安装座的顶面平行，在安装座的顶面上向内开设有贯穿第一安装孔孔壁的第一半圆通道和第二半圆通道，且第一半圆通道的轴线与第一安装孔的最左端母线重叠，第二半圆通道的轴线与第一安装孔的最右端母线重叠；第一安装孔的高度保证成品金属阀座放置于台阶孔中时、成品金属阀座的顶面高出第一安装孔外，第二安装孔的高度保证成品金属阀座放置于台阶孔中时、成品金属阀座的底面高于第二安装孔的底端，成品金属阀座左端的第一半圆定位孔与第一半圆通道构成一个完整的供第一定位销插入的圆孔结构，成品金属阀座右端的第二半圆定位孔与第二半圆通道构成一个完整的供第二定位销插入的圆孔结构；压环通过若干可拆卸的第二紧固件安装于安装座的顶部。

进一步地，前述的蝶阀金属阀座加工工装，其中，所述的安装座由上至下依次由上法兰、连接筒体、下法兰构成，上法兰的顶面为安装座的顶面，下法兰的底面为安装座的底面，下法兰通过若干第一紧固件安装于倾斜安装平台上，压环通过若干第二紧固件安装于上法兰上。

进一步地，前述的蝶阀金属阀座加工工装，其中，在压环的底面中央向内开设有容纳孔，第一安装孔与容纳孔两者的高度之和小于成品金属阀座的台阶轴外轮廓上的台阶面至成品金属阀座顶面之间的高度。

进一步地，前述的蝶阀金属阀座加工工装，其中，底座由倾斜安装平台、支撑部和底板构成，倾斜安装平台通过支撑部支撑固定于底板上，底板的竖向中心线为底座底面的竖向中心线。由于倾斜安装平台的顶面是个倾斜的斜面，因而倾斜安装平台上凸起平台的加工位置、各紧固件所需的连接孔的加工位置、以及后续金属阀座上圆锥孔的加工的基准都很难精准确定，给凸起平台、各连接孔、以及金属阀座上圆锥孔的加工带来困难。本方案在底座的底面中央向上开设有贯通孔，贯通孔贯穿底板和倾斜安装平台，从而在底板上形成第一基准孔，在倾斜安装平台上形成第二基准孔，此时，第一基准孔的孔径与第二基准孔的孔径完全相同，第一基准孔与第二基准孔也同轴线，第一基准孔的轴线也是底座底面的竖向中心线，为凸起平台和各连接孔的加工、以及金属阀座上圆锥孔的加工统一了基准，因而凸起平台、各连接孔、以及金属阀座上圆锥孔的相对位置及加工精度都能得到很好地保证。

本方案所述的蝶阀金属阀座加工方法，利用了上述的蝶阀金属阀座加工工装，加工方法具体包括以下步骤：

（1）毛坯采用圆环状锻造毛坯，采用普通车床对圆环状锻造毛坯的外侧壁轮廓进行车削，得到圆柱体形状的第一圆环状锻造毛坯，第一圆环状锻造毛坯的直径相对于第一柱体的直径留有3～5mm的加工余量。

（2）在第一圆环状锻造毛坯的顶面上向下钻二个上下贯穿的通孔，得到第一定位孔和第二定位孔，第一定位孔的轴线与最终加工成型的成品金属阀座的第一半圆定位孔的轴线重叠，且第一定位孔的公称孔径等于第一半圆定位孔的公称孔径，第二定位孔的轴线与最终加工成型的成品金属阀座的第二半圆定位孔的轴线重叠，且第二定位孔的公称孔径等于第二半圆定位孔的公称孔径。

由毛坯到成品金属阀座的整个加工过程中，工件需要在普通车床、数控车床上多次切换，而工件是个表面光滑的旋转件，因而工件的周向位置非常难以定位，而第一定位孔和第二定位孔对工件的定位起到了定位基准作用，保证每次装夹的位置都是准确的，这样就不需要操作人员反复去寻找工件准确的装夹位置，大大提高了加工效率。

（3）采用普通车床对第一圆环状锻造毛坯的下段进行车削， 得到由第一半成品柱体和第二半成品柱体构成的台阶轴结构的第二圆环状锻造毛坯；其中，第二半成品柱体最左端的母线与第一定位孔的轴线重叠，第二半成品柱体最右端的母线与第二定位孔的轴线重叠，此时，第二半成品柱体在下个步骤中就能很好地搁置在蝶阀金属阀座加工工装的第一安装孔中。第二圆环状锻造毛坯的顶面、第二圆环状锻造毛坯的底面、第一半成品柱体和第二半成品柱体的台阶面均留有3～5mm的加工余量。

（4）采用本方案中所述的蝶阀金属阀座加工工装，将蝶阀金属阀座加工工装的底座固定于数控车床上，蝶阀金属阀座加工工装的底座底面的竖向中心线与数控车床加工的回转中心线重叠。然后将第二圆环状锻造毛坯装夹于蝶阀金属阀座加工工装的压环与第一安装孔之间，且第一定位销穿插于第一定位孔与蝶阀金属阀座加工工装的第一半圆通道中，第二定位销穿插于第二定位孔与蝶阀金属阀座加工工装的第二半圆通道中；采用数控车床对第二圆环状锻造毛坯的内孔壁进行车削，加工出第一半成品圆锥孔，第一半成品圆锥孔的小端孔径大于成品金属阀座的圆锥孔的小端孔径，此时第一半成品圆锥孔的轴线与底座底面的竖向中心线、数控车床加工的回转中心线均重叠。

（5）将第二圆环状锻造毛坯从蝶阀金属阀座加工工装上取下，然后对第一半成品圆锥孔的孔壁进行堆焊，得到第二半成品圆锥孔，第二半成品圆锥孔的小端孔径小于成品金属阀座的圆锥孔的小端孔径。

（6）将第二圆环状锻造毛坯重新装夹于数控车床上的蝶阀金属阀座加工工装的压环与第一安装孔之间，且第一定位销穿插于第一定位孔与蝶阀金属阀座加工工装的第一半圆通道中，第二定位销穿插于第二定位孔与蝶阀金属阀座加工工装的第二半圆通道中；采用数控车床对第二半成品圆锥孔进行粗车去皮，然后对粗车去皮后的堆焊面进行液体渗透探伤，如无焊接缺陷则进行下一步，如有焊接缺陷则循环进行补焊、粗车去皮直至无焊接缺陷；此时，粗车去皮后的堆焊面的轴线与第一半成品圆锥孔的轴线、底座底面的竖向中心线、数控车床加工的回转中心线均是重叠的。

（7）将第二圆环状锻造毛坯从蝶阀金属阀座加工工装上取下，堆焊过程中产生的热量会导致第二圆环状锻造毛坯产生变形，这里采用普通车床对第二圆环状锻造毛坯的外侧壁轮廓、第二圆环状锻造毛坯的顶面、第二圆环状锻造毛坯的底面进行车削，最终得到与成品金属阀座的外轮廓一致的第三圆环状锻造毛坯。

此时，第三圆环状锻造毛坯的高度相比第二圆环状锻造毛坯的高度要小，第三圆环状锻造毛坯的两段外圆周直径也相比第二圆环状锻造毛坯的两段外圆周直径要小，因而第三圆环状锻造毛坯装夹于蝶阀金属阀座加工工装的压环与台阶孔之间的位置相比第二圆环状锻造毛坯装夹于蝶阀金属阀座加工工装的压环与台阶孔之间的位置要矮的多，这就会造成装夹后的第三圆环状锻造毛坯中的粗车去皮后的堆焊面的轴线与装夹后的第二圆环状锻造毛坯中的粗车去皮后的堆焊面的轴线存在一个平移的偏心距，因而下一步骤中将垫块取出的目的就是将存在的偏心距消除，使步骤（8）中装夹后的第三圆环状锻造毛坯中的粗车去皮后的堆焊面的轴线与步骤（6）中装夹后的第二圆环状锻造毛坯中的粗车去皮后的堆焊面的轴线重叠，保证最终成品金属阀座的圆锥孔的堆焊面的厚度各处基本一致，以及堆焊面的加工精度。

（8）将数控车床上的蝶阀金属阀座加工工装中的垫块取出，安装座的底面与倾斜工作平台的顶面接触固定；然后将第三圆环状锻造毛坯重新装夹于蝶阀金属阀座加工工装的压环与台阶孔之间，且第一定位销穿插于第一定位孔与蝶阀金属阀座加工工装的第一半圆通道中，第二定位销穿插于第二定位孔与蝶阀金属阀座加工工装的第二半圆通道中；采用数控车床对粗车去皮后的第二半成品圆锥孔进行车削，得到第三半成品圆锥孔。此时，第三半成品圆锥孔的轴线、粗车去皮后的堆焊面的轴线、第一半成品圆锥孔的轴线、底座底面的竖向中心线、数控车床加工的回转中心线均是重叠的。

（9）采用抛光设备对第三半成品圆锥孔进行抛光处理，使第三半成品圆锥孔孔壁的表面粗糙度在Ra0.8以下，最终得到成品金属阀座。

进一步地，前述的蝶阀金属阀座加工方法，其中，步骤（1）中圆环状锻造毛坯的材质为F304或F316；步骤（2）中第一定位孔的上偏差为+0.05，下偏差为0，位置度为0.08；第二定位孔的上偏差为+0.05，下偏差为0，位置度为0.08。

进一步地，前述的蝶阀金属阀座加工方法，其中，步骤（4）中第一半成品圆锥孔的孔壁与成品金属阀座的圆锥孔的孔壁之间的距离相距H1，H1=2～2.4mm；步骤（5）中堆焊材料为司太立6号合金或司太立21号合金，堆焊厚度为4±1mm。

进一步地，前述的蝶阀金属阀座加工方法，其中，步骤（3）中第一半成品柱体和第二半成品柱的外侧壁的表面粗糙度为Ra6.3；步骤（6）中粗车去皮后的堆焊面相对于成品金属阀座的圆锥孔留有1.5±0.5mm的加工余量，粗车去皮后的堆焊面的表面粗糙度为Ra3.2；步骤（7）中第三圆环状锻造毛坯的外轮廓的表面粗糙度为Ra3.2；步骤（8）中第三半成品圆锥孔的表面粗糙度为Ra0.8。

进一步地，前述的蝶阀金属阀座加工方法，其中，步骤（8）中采用数控车床对粗车去皮后的第二半成品圆锥孔进行车削、得到第三半成品圆锥孔的车削过程为：先对粗车去皮后的第二半成品圆锥孔进行粗加工和半精加工，半精加工后留单边加工余量0.02～0.04mm，然后采用磨制金属陶瓷复合刀具对半精加工后的第二半成品圆锥孔进行精加工，精加工时的进给量为0.03～0.05mm/r，切削深度为0.02～0.04mm，切削速度为100～130mm/min。采用粗加工、半精加工和精加工结合就能达到第三半成品圆锥孔的表面粗糙度为Ra0.8的目的，因而这里无需再增加磨削工序，省去磨削工序可以缩短加工工时，提高整体加工效率，此外，将位于蝶阀金属阀座加工工装上的第三圆环状锻造毛坯取下后放入磨床中进行磨削、再装夹于蝶阀金属阀座加工工装上进行抛光的过程中不可避免会带来装夹误差，从而影响第二密封面的加工精度，进而影响后续组装后蝶阀的密封性能，存在泄漏风险，因而省去磨削工序还能进一步提高第二密封面的加工精度，进而为后续蝶阀的零泄漏打下基础。

本发明的有益效果是：上述结构的蝶阀金属阀座加工工装结构简单、操作维护方便、制造成本低；采用该蝶阀金属阀座加工工装与普通车床、数控车床这类普通机加工车床配合使用时，只需要一台蝶阀金属阀座即能满足蝶阀金属阀座的加工需要，且能实现高精度、高效率、低成本生产蝶阀金属阀座。

附图说明

图1是本发明所述的蝶阀金属阀座加工工装的结构示意图。

图2是图1中A部分的局部放大结构示意图。

图3是图1中B部分的局部放大结构示意图。

图4是图1中C部分的局部放大结构示意图。

图5是本发明所述的蝶阀金属阀座加工方法的步骤（1）中车削加工后的第一圆环状锻造毛坯和未进行任何加工的圆环状锻造毛坯的对比示意图。

图6是本发明所述的蝶阀金属阀座加工方法的步骤（2）中第一圆环状锻造毛坯钻孔后的结构示意图。

图7是本发明所述的蝶阀金属阀座加工方法的步骤（3）中车削出得到的第二圆环状锻造毛坯的结构示意图。

图8是本发明所述的蝶阀金属阀座加工方法的步骤（4）中将第二圆环状锻造毛坯装夹于蝶阀金属阀座加工工装上加工出第一半成品圆锥孔的结构示意图。

图9是图8中D部分的局部放大结构示意图。

图10是图8中E部分的局部放大结构示意图。

图11是本发明所述的蝶阀金属阀座加工方法的步骤（4）中第一半成品圆锥孔与成品金属阀座的圆锥孔的对比示意图。

图12是本发明所述的蝶阀金属阀座加工方法的步骤（5）中对第一半成品圆锥孔进行堆焊后的结构示意图。

图13是本发明所述的蝶阀金属阀座加工方法的步骤（6）中对第二半成品圆锥孔进行粗车去皮后的结构示意图。

图14是蝶阀金属阀座加工工装中的垫块未去除时，带粗车去皮后的堆焊面的第二圆环状锻造毛坯与带粗车去皮后的堆焊面的第三圆环状锻造毛坯装夹于阀金属阀座加工工装上时的对比示意图。

图15是图14中F部分的局部放大结构示意图。

图16是本发明所述的蝶阀金属阀座加工方法的步骤（8）中将第三环状锻造毛坯装夹于蝶阀金属阀座加工工装上加工处第三半成品圆锥孔的结构示意图。

图17是成品金属阀座的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及优选实施例对本发明所述的技术方案作进一步详细的说明。

实施例一

成品金属阀座的结构示意图如图17所示，成品金属阀座100由上至下依次由第一柱体1001和第二柱体1002一体成型构成台阶轴外轮廓，第一柱体1001的直径大于第二柱体1002的直径，在成品金属阀座100的顶面上向下设置有上下贯穿、并且贯穿第一柱体1001的外侧壁的第一半圆定位孔1003和第二半圆定位孔1004，第一半圆定位孔1003的轴线与第一柱体1001最左端的母线1010重叠，第二半圆定位孔1004的轴线与第一柱体1001最右端的母线1011重叠，且第一柱体1001与第二柱体1002之间的台阶面1005为成品金属阀座100的第一密封面，在成品金属阀座100的顶面上向下开设有上下贯穿的圆锥孔1006，这里圆锥孔1006为带堆焊层的圆锥孔结构，堆焊层的厚度根据实际蝶阀标准而进行设定，圆锥孔1006的中心轴线1007与成品金属阀座100的台阶轴外轮廓的中心轴线1008之间的夹角为β，圆锥孔的孔壁1009，即堆焊层表面为成品金属阀座100的第二密封面。

为方便描述，将图1中位于左手边位置定义为“左”，将图1中位于右手边位置定义为“右”，将图1中位于上方位置定义为“上”，将图1中位于下方位置定义为“下”。本文中所有涉及方向的词均与上述定义统一。

目前，仅仅采用普通车床、数控车床等常见的加工设备对圆环状锻造毛坯进行加工，制得的成品金属阀座的第二密封面很难达到所需的加工精度，加工难度非常大。本发明针对该问题，设计出一种蝶阀金属阀座加工工装，通过蝶阀金属阀座加工工装与适宜的加工方法配合使用，能够在仅仅采用普通车床、数控车床等常见的加工设备的基础上加工出所需精度的成品金属阀座100，而且相比采用价格昂贵的蝶阀阀座加工专机，效率更高，成本更低。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明所述的蝶阀金属阀座加工工装，包括：顶部带倾斜安装平台21的底座2，倾斜安装平台21的顶面22由左向右逐渐向上倾斜，且倾斜安装平台21的顶面22与底座底面的竖向中心线8的夹角为α，α=90°-β。在倾斜安装平台21的顶面中央设置有向外凸起的圆柱状凸起平台23，安装座3下端通过若干可拆卸的第一紧固件24安装于倾斜安装平台21上，且安装座3的顶面311、安装座3的底面331均与倾斜安装平台21的顶面22平行，在安装座3的底面中央向内开设有与凸起平台23的外侧壁轮廓对应匹配的搁置孔34，搁置孔34的高度保证安装座3直接放置于倾斜安装平台21上时、凸起平台23伸入搁置孔34中且安装座3的底面331与倾斜工作平台21的顶面22接触，在安装座3的底面331与倾斜安装平台21的顶面22之间设置有垫块5，垫块5可以采用环绕凸起平台23一周的圆环形状的垫块，也可以采用若干高度一致的块状的垫块。

如图1、图2、图3和图4所示，在安装座3的顶面中央向内开依次开设有第一安装孔35和第二安装孔36，第一安装孔35和第二安装孔36构成与成品金属阀座100的台阶轴外轮廓对应匹配的台阶孔3536，第一安装孔35与第二安装孔36之间的台阶面30与安装座3的顶面311平行，在安装座3的顶面311上向内开设有贯穿第一安装孔孔壁的第一半圆通道37和第二半圆通道38，且第一半圆通道37的轴线与第一安装孔35的最左端母线351重叠，第二半圆通道38的轴线与第一安装孔35的最右端母线352重叠。第一安装孔35的高度保证成品金属阀座100放置于台阶孔3536中时、成品金属阀座100的顶面高出第一安装孔35外，第二安装孔36的高度保证成品金属阀座100放置于台阶孔3536中时、成品金属阀座100的底面高于第二安装孔36的底端，成品金属阀座100左端的第一半圆定位孔1003与第一半圆通道37构成一个完整的供第一定位销71插入的圆孔结构，成品金属阀座100右端的第二半圆定位孔1004与第二半圆通道38构成一个完整的供第二定位销72插入的圆孔结构；压环4通过若干可拆卸的第二紧固件41安装于安装座3的顶部。

本方案中，为便于安装座3与倾斜安装平台21连接，以及安装座3与压环4连接，这里将安装座3设置成由上至下依次由上法兰31、连接筒体32、下法兰33构成的结构，上法兰31、连接筒体32、下法兰33可以通过焊接等固定方式拼接构成，也可以一体成型构成。上法兰31的顶面为安装座3的顶面311，下法兰33的底面为安装座3的底面331，下法兰33通过若干第一紧固件24安装于倾斜安装平台21上，压环4通过若干第二紧固件41安装于上法兰31上。

为了能将待加工的工件更好地装夹于压环4与台阶孔3536中，在压环4的底面中央向内开设有容纳孔42，第一安装孔35与容纳孔42两者的高度之和小于成品金属阀座100的台阶轴外轮廓上的台阶面1005至成品金属阀座100的顶面之间的高度，从而使待加工的工件更加稳靠地夹于压环4与台阶孔3536之间。

本实施例中，底座2由倾斜安装平台21、支撑部25和底板26构成，倾斜安装平台21通过支撑部25支撑固定于底板26上，底板26的竖向中心线为底座底面的竖向中心线。在底座2的底面中央向上开设有贯通孔，贯通孔贯穿底板26和倾斜安装平台21，从而在底板26上形成第一基准孔261，在倾斜安装平台21上形成第二基准孔211。

实施例二

本实施例中所述的蝶阀金属阀座加工方法具体包括以下步骤：

（1）金属阀座的毛坯采用圆环状锻造毛坯1，采用普通车床对圆环状锻造毛坯1的外侧壁轮廓进行车削，总车削厚度为H1，得到第一圆环状锻造毛坯11，第一圆环状锻造毛坯11的直径相对于成品金属阀座100的第一柱体1001的直径留有3～5mm的加工余量。如图5所示为车削加工后的第一圆环状锻造毛坯11和未进行任何加工的圆环状锻造毛坯1的对比示意图。其中，圆环状锻造毛坯1的材质可以选择F304或F316中的一种。

（2）在第一圆环状锻造毛坯11的顶面上向下钻二个上下贯穿的通孔：第一定位孔61和第二定位孔62，如图6所示。第一定位孔61的轴线与最终加工成型的成品金属阀座100的第一半圆定位孔1003的轴线重叠，且第一定位孔61的公称孔径等于第一半圆定位孔1003的公称孔径，第二定位孔62的轴线与最终加工成型的成品金属阀座100的第二半圆定位孔1004的轴线重叠，且第二定位孔62的公称孔径等于第二半圆定位孔1004的公称孔径。其中，第一定位孔61的上偏差为+0.05，下偏差为0，位置度为0.08；第二定位孔62的上偏差为+0.05，下偏差为0，位置度为0.08。

（3）采用普通车床对第一圆环状锻造毛坯11的下段进行车削， 得到由第一半成品柱体121和第二半成品柱体122构成的台阶轴结构的第二圆环状锻造毛坯12，如图7所示，第二半成品柱体122最左端的母线123与第一定位孔61的轴线重叠，第二半成品柱体122最右端的母线124与第二定位孔62的轴线重叠，这样，第二半成品柱体122在后续装夹于本发明所述的蝶阀金属阀座加工工装上时，第二半成品柱体122就能放置在第一安装孔35中了。

第二圆环状锻造毛坯12的顶面、第二圆环状锻造毛坯12的底面、第一半成品柱体121和第二半成品柱体122的台阶面125均留有3～5mm的加工余量。第一半成品柱体121和第二半成品柱122的外侧壁的表面粗糙度为Ra6.3。

（4）采用本发明所述的蝶阀金属阀座加工工装，将蝶阀金属阀座加工工装的底座固定于数控车床上，然后将第二圆环状锻造毛坯12装夹于蝶阀金属阀座加工工装的压环4与第一安装孔35之间，如图8、图9和图10所示，将第一定位销71穿插于第一定位孔61与蝶阀金属阀座加工工装的第一半圆通道37中，将第二定位销72穿插于第二定位孔62与蝶阀金属阀座加工工装的第二半圆通道38中，然后通过压环4和若干第二紧固件41将第二圆环状锻造毛坯12压紧在第一安装孔35上。采用数控车床对第二圆环状锻造毛坯12的内孔壁进行车削，加工出第一半成品圆锥孔126，此时，第一半成品圆锥孔126的轴线120所处位置如图8所示，呈竖向垂直方向，与底座底面的竖向中心线8重叠。第一半成品圆锥孔126的小端孔径大于成品金属阀座100的圆锥孔1006的小端孔径。如图11所示为带第一半成品圆锥孔126的第二圆环状锻造毛坯13与成品金属阀座100的对比结构示意图，第一半成品圆锥孔126的孔壁与成品金属阀座100的圆锥孔1006的孔壁之间的距离相距H2，H2=2～2.4mm。

（5）将第二圆环状锻造毛坯12从蝶阀金属阀座加工工装上取下，然后对第一半成品圆锥孔126的孔壁进行堆焊，得到第二半成品圆锥孔13，第二半成品圆锥孔13的小端孔径小于成品金属阀座100的圆锥孔1006的小端孔径。其中，堆焊可以采用全自动等离子焊接设备进行，堆焊材料为司太立6号合金或司太立21号合金，堆焊厚度为H3，H3=4±1mm，如图12所示。堆焊能够增加第二密封面的硬度，耐磨性，提高使用寿命。

（6）将第二圆环状锻造毛坯12重新装夹于数控车床上的蝶阀金属阀座加工工装的压环4与第一安装孔35之间，且第一定位销71穿插于第一定位孔61与蝶阀金属阀座加工工装的第一半圆通道37中，第二定位销72穿插于第二定位孔62与蝶阀金属阀座加工工装的第二半圆通道38中。装夹方式参照图8所示，采用数控车床对第二半成品圆锥孔13进行粗车去皮，然后对粗车去皮后的堆焊面14进行液体渗透探伤，如无焊接缺陷则进行下一步，如有焊接缺陷则循环进行补焊、粗车去皮直至无焊接缺陷。

其中，粗车去皮后的堆焊面14相对于成品金属阀座100的圆锥孔1006留有1.5±0.5mm的加工余量，粗车去皮后的堆焊面14的表面粗糙度为Ra3.2。

（7）将第二圆环状锻造毛坯12从蝶阀金属阀座加工工装上取下，然后采用普通车床对第二圆环状锻造毛坯12的外侧壁轮廓、第二圆环状锻造毛坯12的顶面、第二圆环状锻造毛坯12的底面进行车削，最终得到与成品金属阀座100的外轮廓一致的第三圆环状锻造毛坯15，如图13所示。其中，第三圆环状锻造毛坯15的外轮廓的表面粗糙度为Ra3.2。

（8）将数控车床上的蝶阀金属阀座加工工装中的垫块5取出，安装座3的底面331与倾斜工作平台21的顶面22接触固定；然后将第三圆环状锻造毛坯15重新装夹于蝶阀金属阀座加工工装的压环4与台阶孔3536之间，且第一定位销71穿插于第一定位孔61与蝶阀金属阀座加工工装的第一半圆通道37中，第二定位销72穿插于第二定位孔62与蝶阀金属阀座加工工装的第二半圆通道38中，如图16所示。然后采用数控车床对粗车去皮后的堆焊面14进行车削，得到第三半成品圆锥16。其中，第三半成品圆锥孔16的表面粗糙度为Ra0.8。

第一定位孔61、第二定位孔62的设置不仅是保证金属阀座在加工过程中位于台阶孔3536中的周向位置，还能为后续成品金属阀座100装于蝶阀上提供基准，从而提高成品金属阀座100的装配成功率。

这里垫块5取出的目的是保证装夹于蝶阀金属阀座加工工装上的第三圆环状锻造毛坯15上的堆焊面14的轴线始终与座底面的竖向中心线8重叠。如图14和15所示，在未去除垫块5前，第二圆环状锻造毛坯12上的粗车去皮后的堆焊面14的轴线与座底面的竖向中心线8重叠，第二圆环状锻造毛坯12上的粗车去皮后的堆焊面14的轴线与第三圆环状锻造毛坯15上的粗车去皮后的堆焊面14的轴线相差一个偏心距e，要保证加工精度，需要保证第二圆环状锻造毛坯12上的粗车去皮后的堆焊面14的轴线与第三圆环状锻造毛坯15上的粗车去皮后的堆焊面14的轴线重叠，将垫块5取出后，安装座3会下移至安装座3的底面331与倾斜工作平台21的顶面22接触，此时，第三圆环状锻造毛坯15上的粗车去皮后的堆焊面14的轴线移动至与座底面的竖向中心线8重叠位置。保证最终成品金属阀座100的圆锥孔1006的堆焊面的厚度各处基本一致，以及成品金属阀座100的圆锥孔1006的堆焊面的加工精度。

其中，步骤（8）中采用数控车床对粗车去皮后的第二半成品圆锥孔13进行车削、得到第三半成品圆锥孔16的车削过程为：先对粗车去皮后的第二半成品圆锥孔进行粗加工和半精加工，半精加工后留单边加工余量0.02～0.04mm，然后采用磨制金属陶瓷复合刀具对半精加工后的第二半成品圆锥孔进行精加工，精加工时的进给量为0.03～0.05mm/r，切削深度为0.02～0.04mm，切削速度为100～130mm/min。

（9）采用抛光设备对第三半成品圆锥孔16进行抛光处理，使第三半成品圆锥孔16的孔壁的表面粗糙度在Ra0.8以下，最终得到成品金属阀座100。

以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.蝶阀金属阀座加工工装，其特征在于：包括：顶部带倾斜安装平台的底座，倾斜安装平台的顶面由左向右逐渐向上倾斜，且倾斜安装平台的顶面与底座底面的竖向中心线的夹角为α：α=90°-成品金属阀座的圆锥孔的中心轴线与成品金属阀座的台阶轴外轮廓的中心轴线之间的锐角；在倾斜安装平台的顶面中央设置有向外凸起的圆柱状凸起平台，安装座下端通过若干可拆卸的第一紧固件安装于倾斜安装平台上，且安装座的顶面、安装座的底面均与倾斜安装平台的顶面平行，在安装座的底面中央向内开设有与凸起平台的外侧壁轮廓对应匹配的搁置孔，搁置孔的高度保证安装座直接放置于倾斜安装平台上时、凸起平台伸入搁置孔中且安装座的底面与倾斜工作平台的顶面接触，在安装座的底面与倾斜安装平台的顶面之间设置有垫块；在安装座的顶面中央向内开依次开设有第一安装孔和第二安装孔，第一安装孔和第二安装孔构成与成品金属阀座的台阶轴外轮廓对应匹配的台阶孔，第一安装孔与第二安装孔之间的台阶面与安装座的顶面平行，在安装座的顶面上向内开设有贯穿第一安装孔孔壁的第一半圆通道和第二半圆通道，且第一半圆通道的轴线与第一安装孔的最左端母线重叠，第二半圆通道的轴线与第一安装孔的最右端母线重叠；第一安装孔的高度保证成品金属阀座放置于台阶孔中时、成品金属阀座的顶面高出第一安装孔外，第二安装孔的高度保证成品金属阀座放置于台阶孔中时、成品金属阀座的底面高于第二安装孔的底端，成品金属阀座左端的第一半圆定位孔与第一半圆通道构成一个完整的供第一定位销插入的圆孔结构，成品金属阀座右端的第二半圆定位孔与第二半圆通道构成一个完整的供第二定位销插入的圆孔结构；压环通过若干可拆卸的第二紧固件安装于安装座的顶部。

2.根据权利要求1所述的蝶阀金属阀座加工工装，其特征在于：所述的安装座由上至下依次由上法兰、连接筒体、下法兰构成，上法兰的顶面为安装座的顶面，下法兰的底面为安装座的底面，下法兰通过若干第一紧固件安装于倾斜安装平台上，压环通过若干第二紧固件安装于上法兰上。

3.根据权利要求1或2所述的蝶阀金属阀座加工工装，其特征在于：在压环的底面中央向内开设有容纳孔，第一安装孔与容纳孔两者的高度之和小于成品金属阀座的台阶轴外轮廓上的台阶面至成品金属阀座顶面之间的高度。

4.根据权利要求1所述的蝶阀金属阀座加工工装，其特征在于：底座由倾斜安装平台、支撑部和底板构成，倾斜安装平台通过支撑部支撑固定于底板上，底板的竖向中心线为底座底面的竖向中心线；在底座的底面中央向上开设有贯通孔，贯通孔贯穿底板和倾斜安装平台，从而在底板上形成第一基准孔，在倾斜安装平台上形成第二基准孔。

5.蝶阀金属阀座加工方法，成品金属阀座由上至下依次由第一柱体和第二柱体一体成型构成台阶轴外轮廓，第一柱体的直径大于第二柱体的直径，在成品金属阀座的顶面上向下设置有上下贯穿、并且贯穿第一柱体外侧壁的第一半圆定位孔和第二半圆定位孔，第一半圆定位孔的轴线与第一柱体最左端的母线重叠，第二半圆定位孔的轴线与第一柱体最右端的母线重叠，且第一柱体与第二柱体之间的台阶面为成品金属阀座的第一密封面，在成品金属阀座的顶面上向下开设有上下贯穿的圆锥孔，圆锥孔的中心轴线与成品金属阀座的台阶轴外轮廓的中心轴线之间的夹角为β，圆锥孔的孔壁为成品金属阀座的第二密封面；其特征在于：加工方法具体包括以下步骤：

（1）采用普通车床对圆环状锻造毛坯的外侧壁轮廓进行车削，得到圆柱体形状的第一圆环状锻造毛坯，第一圆环状锻造毛坯的直径相对于第一柱体的直径留有3～5mm的加工余量；

（2）在第一圆环状锻造毛坯的顶面上向下钻二个上下贯穿的通孔，得到第一定位孔和第二定位孔，第一定位孔的轴线与最终加工成型的成品金属阀座的第一半圆定位孔的轴线重叠，且第一定位孔的公称孔径等于第一半圆定位孔的公称孔径，第二定位孔的轴线与最终加工成型的成品金属阀座的第二半圆定位孔的轴线重叠，且第二定位孔的公称孔径等于第二半圆定位孔的公称孔径；

（3）采用普通车床对第一圆环状锻造毛坯的下段进行车削， 得到由第一半成品柱体和第二半成品柱体构成的台阶轴结构的第二圆环状锻造毛坯；其中，第二半成品柱体最左端的母线与第一定位孔的轴线重叠，第二半成品柱体最右端的母线与第二定位孔的轴线重叠，第二圆环状锻造毛坯的顶面、第二圆环状锻造毛坯的底面、第一半成品柱体和第二半成品柱体的台阶面均留有3～5mm的加工余量；

（4）采用权利要求1至3中任一种蝶阀金属阀座加工工装，将蝶阀金属阀座加工工装的底座固定于数控车床上，然后将第二圆环状锻造毛坯装夹于蝶阀金属阀座加工工装的压环与台阶孔之间，且第一定位销穿插于第一定位孔与蝶阀金属阀座加工工装的第一半圆通道中，第二定位销穿插于第二定位孔与蝶阀金属阀座加工工装的第二半圆通道中；采用数控车床对第二圆环状锻造毛坯的内孔壁进行车削，加工出第一半成品圆锥孔，第一半成品圆锥孔的小端孔径大于成品金属阀座的圆锥孔的小端孔径；

（5）将第二圆环状锻造毛坯从蝶阀金属阀座加工工装上取下，然后对第一半成品圆锥孔的孔壁进行堆焊，得到第二半成品圆锥孔，第二半成品圆锥孔的小端孔径小于成品金属阀座的圆锥孔的小端孔径；

（6）将第二圆环状锻造毛坯重新装夹于数控车床上的蝶阀金属阀座加工工装的压环与台阶孔之间，且第一定位销穿插于第一定位孔与蝶阀金属阀座加工工装的第一半圆通道中，第二定位销穿插于第二定位孔与蝶阀金属阀座加工工装的第二半圆通道中；采用数控车床对第二半成品圆锥孔进行粗车去皮，然后对粗车去皮后的堆焊面进行液体渗透探伤，如无焊接缺陷则进行下一步，如有焊接缺陷则循环进行补焊、粗车去皮直至无焊接缺陷；

（7）将第二圆环状锻造毛坯从蝶阀金属阀座加工工装上取下，然后采用普通车床对第二圆环状锻造毛坯的外侧壁轮廓、第二圆环状锻造毛坯的顶面、第二圆环状锻造毛坯的底面进行车削，最终得到与成品金属阀座的外轮廓一致的第三圆环状锻造毛坯；

（8）将数控车床上的蝶阀金属阀座加工工装中的垫块取出，安装座的底面与倾斜工作平台的顶面接触固定；然后将第三圆环状锻造毛坯重新装夹于蝶阀金属阀座加工工装的压环与台阶孔之间，且第一定位销穿插于第一定位孔与蝶阀金属阀座加工工装的第一半圆通道中，第二定位销穿插于第二定位孔与蝶阀金属阀座加工工装的第二半圆通道中；采用数控车床对粗车去皮后的第二半成品圆锥孔进行车削，得到第三半成品圆锥孔；

（9）采用抛光设备对第三半成品圆锥孔进行抛光处理，使第三半成品圆锥孔孔壁的表面粗糙度在Ra0.8以下，最终得到成品金属阀座。

6.根据权利要求5所述的蝶阀金属阀座加工方法，其特征在于：步骤（1）中圆环状锻造毛坯的材质为F304或F316；步骤（2）中第一定位孔的上偏差为+0.05，下偏差为0，位置度为0.08；第二定位孔的上偏差为+0.05，下偏差为0，位置度为0.08。

7.根据权利要求5所述的蝶阀金属阀座加工方法，其特征在于：步骤（4）中第一半成品圆锥孔的孔壁与成品金属阀座的圆锥孔的孔壁之间的距离相距H1，H1=2～2.4mm；步骤（5）中堆焊材料为司太立6号合金或司太立21号合金，堆焊厚度为4±1mm。

8.根据权利要求5或6或7所述的蝶阀金属阀座加工方法，其特征在于：步骤（3）中第一半成品柱体和第二半成品柱的外侧壁的表面粗糙度为Ra6.3；步骤（6）中粗车去皮后的堆焊面相对于成品金属阀座的圆锥孔留有1.5±0.5mm的加工余量，粗车去皮后的堆焊面的表面粗糙度为Ra3.2；步骤（7）中第三圆环状锻造毛坯的外轮廓的表面粗糙度为Ra3.2；步骤（8）中第三半成品圆锥孔的表面粗糙度为Ra0.8。

9.根据权利要求8所述的蝶阀金属阀座加工方法，其特征在于：步骤（8）中采用数控车床对粗车去皮后的第二半成品圆锥孔进行车削、得到第三半成品圆锥孔的车削过程为：先对粗车去皮后的第二半成品圆锥孔进行粗加工和半精加工，半精加工后留单边加工余量0.02～0.04mm，然后采用磨制金属陶瓷复合刀具对半精加工后的第二半成品圆锥孔进行精加工，精加工时的进给量为0.03～0.05mm/r，切削深度为0.02～0.04mm，切削速度为100～130mm/min。

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