调节阀阀体钻孔及攻螺纹的专用夹具设计

    1.问题的提出

    调节阀在工业部门被称为生产过程自动化的“手脚”，是组成工业自动化系统的重要环节。调节阀可以用来控制流体介质的流量、压力、温度、液位等，在调节系统中必不可少。随着国家节能减排等政策的出台，调节阀的产出量更是逐年增加。为了适应市场需求，对于调节阀产品中各个零件在加工生产过程中的工艺改进问题也变得越来越紧要。

    按照与管道联接的直径不同，调节阀的公称通径有DN15、DN20、DN25、DN40、DN50、DN65、DN80、DN100、DN150、DN200、DN250、DN300等十几个规格。每个规格的调节阀阀体的尺寸逐步递增。如图1所示，阀体是调节阀的核心零件，关系着调节阀整机的各项质量指标，因此，保证阀体的加工精度至关重要。

图1 调节阀整机图

    如图2所示，阀体中法兰部分需要加工出若干螺纹孔，而螺纹孔的加工精度也要求较高。通常的加工方法是：先在阀体中法兰平面上面划线，再将阀体平放，夹紧，使用摇臂钻孔，攻螺纹。虽然使用这种工艺方法可以将螺纹孔加工成形，但是存在以下问题。

图2 调节阀阀体

    （1）由于调节阀阀体为铸造毛坯加工成形，在阀体下部虽然是设计有平台的，但是铸造表面并不平整。在摇臂钻打孔的时候不容易夹紧，切削力过大的情况下可能存在偏移的隐患。

    （2）通过划线确定位置再打孔的加工方式不但会影响工件的加工效率，费时费力，而且也不容易保证工件的位置度要求。

    （3）对于像DN50口径以下的小口径调节阀阀体，使用普通的摇臂钻进行机械加工，势必是一种“大马拉小车”的情况，严重影响工作效率。

    2.专用夹具的设计与制作

    在工作中，笔者对调节阀阀体中法兰螺纹孔的加工工艺进行了大量研究，翻阅了许多技术资料，决心设计和制造出一套加工调节阀阀体螺纹孔的专用夹具，对加工工艺进行改进。设计思路是将问题逐个分析解决，逐个击破。

    （1）V形架的设计和制造   对于阀体不容易夹紧、存在偏移易患的问题，必须设计出专用夹具来对阀体进行固定。经过观察，将检验工作中常用的“V形铁”加以改造，放大、移植，做出两个V形架。两个V形架分别支撑在阀体两侧的端法兰上，如图3所示。在V形底面上铣削出小平面，像燕尾槽倒置一样。在槽面上铣削出椭圆槽，用螺丝固定在平面上，并能平行移动，可以调节阀尺寸。V形架的底面比阀体下面的平台底面略高。这样阀体可以被摆放平，并且牢牢夹紧，消除了偏移的隐患。

图3 V形架示意图

    （2）中法兰钻模的设计和制造   对于难以保证工件位置度的问题，需要设计和制造出专用钻模。专用钻模可以有效保证加工精度满足图样要求。①专用钻模的外圆需要与阀体中法兰的外圆尺寸一致，选取阀体内的止口作为定位基准，方便定位。②专用钻模的钻套尺寸和位置也按照各个规格阀体的尺寸和位置进行选取（每个规格均有独立的中法兰钻模）。③采用压板固定。如图4所示，专用钻模固定在阀体中法兰上，先用钻头钻出螺纹底孔，再进行攻螺纹。另外，使用专用钻模以后，加工效率也得以大幅提高，原先划线的工时得以省去，劳动强度也得以下降。

图4 中法兰钻模示意图

1.钻套 2.钻模板 3.压板 4.固定螺母

    （3）台钻专用钻模夹具的设计和制造  对于小口径调节阀阀体加工效率低的问题，可以考虑使用普通台钻进行加工。如果可以使用普通台钻加工部分小口径的调节阀阀体，生产效率必然大大提高，而且也比较节省体力。考虑到小口径的调节阀阀体同样存在下部平台不平整的问题，以及中法兰位置度不易保证的问题，也需要架上V形架并使用中法兰钻模。另外，由于阀体中法兰尺寸偏小，普通压板无法满足（普通压板会把螺纹孔挡住）需要，而过细的压板又有可能因压紧力不够无法平稳夹紧阀体。经过思考，选择了使用四螺杆固定的方式。如图5所示，使用两组4个螺杆来固定阀体，既不会挡住螺纹孔，又能提供足够的压紧力。在解决了V形架平行移动和阀体法兰左右固定的问题后，其前后摆动又出现了，这样钻孔时会有斜孔出现。为了解决这一问题，在工作平板面做了两个相似于千斤顶的螺杆，而使两端平行，再用一个平板找正平面，保证在钻孔及攻螺纹时不再倾斜。

图5 台钻用专用夹具

1.固定螺母 2.压板 3.固定螺杆 4.可移动六角螺母

5.工作台 6.V形架 7.找正用平板

    通过使用该套台钻用专用夹具，在对小口径调节阀阀体钻孔和攻螺纹的时候，已经由普通的台钻代替了体积庞大的摇臂钻，解决了“大马拉小车”的情况，极大地提高了生产效率，降低了劳动强度。

    3.结语

    新的专用夹具由V形架、中法兰钻模、台钻专用夹具等组成，简洁、实用、操作方便，不但可以保证图样尺寸中的各种尺寸公差和形位公差，而且还极大地提高了生产效率，降低了劳动强度。新的加工工艺方法推行以后，对适应当前市场需求大有裨益。