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球阀球体工艺计划基础原理与成形分析

福州仪器阀门厂根据生产发展的需要，打算建立一条球阀球体加工生产线，鉴于本厂目前没有完善的不锈钢球体铸、锻设备（市区不答应有影响城市环境的生产设备），球体毛坯均依附外协加工，不但用度高，质量不稳固，而且交货期不能保证，影响了正常的生产。并且这两种方法得到的毛坯存在加工余量大，材料利用率低，特别是铸造球体存在毛细孔漏气等毛病，导至产品本钱高，质量难以稳固等，严重影响本厂的生产发展。因此，对球体加工技巧的改革势在必行。

　　1、球体旋压的原理
　　1.1、阀门球体技巧参数
　　表一：球体技巧参数
　　1.2、球体成形方法比拟
　　（1）铸造法
　　这是一种传统的加工方法，它需要一套完善的熔炼、浇注等设备，还需要较大的厂房和较多的工人，投资大，工序多，生产工艺复杂，并污染环境，每道工序的工人技巧程度直接影响产品的质量，球体毛细孔渗漏的标题尚无法彻底解决，而毛坯加工余量大，浪费大，往往在加工过程中发明因铸造缺点使其报废，至使产品本钱增高，质量无法保证，此法本厂不宜采用。

　　（2）铸造法
　　这是目前国内很多阀门企业所采用的另一种方法，它有二种加工方法：其一是用圆钢切断加热锻打成球形实心毛坯，然落后行机械加工。其二是将下料成圆形的不锈钢板在大型压力机上模压成形，得到空心半球形毛坯，然后再对焊成球体毛坯进行机械加工，此法材料利用率较高，但需一台大功率的压力机和加热炉以及氩孤焊设备，预计投资需要300万元才干形成生产力，此法也不合适本厂的情况。
　　（3）旋压法
　　金属旋压法是一种先进的少、无切屑加工方法，属于压力加工的新分支，它综合了锻、挤、轧及滚压等工艺特点，具有材料利用率高（可达80-90%），节俭大批的加工时间（1-5分钟成形），经旋压后材料强度可提高一倍。由于旋压时，旋轮与工件小面积接触，金属材料得于二向或三向压应力状态，易于变形，在较小的动力下，就可获得较高的单位接触应力（可达25-35Mpa），因此，设备重量轻，所需总功率小（不到压力机的1/5-1/4），现已被国外阀门行业公认为是一种节能的球体加工工艺计划，同时也实用于加工其它空心回转体的零件。
　　旋压技巧在国外已得到广泛的利用和高速的发展，工艺和设备均十分成熟和稳固，并实现机、电、液一体化的主动把持。目前，旋压技巧在我国也得以较大的发展，已进进推广实用的阶段。

　　2、旋压球体毛坯的技巧条件
　　根据本厂生产需要并联合旋压变形特点，拟定如下技巧条件：
　（1）旋压毛坯材料和型式：1Gr18Nr9Tr、2Gr13的钢管或钢板；
　（2）旋压球体毛坯外形结构：
　　3、旋压成形计划

　　球体旋压因所选用毛坯型式不同，后果也不雷同，经分析可用二种计划：

　　3.1、钢管缩颈旋压法
　　此计划分为三步：第一步是将钢管根据尺寸切断后，夹在旋压机床主轴夹盘中随主轴一起旋转，旋轮借助于液压仿形装置对管坯进行若干次旋压，使其逐渐缩径收口，形成半圆球体；第二步将已形成的球体部份切下，并加工焊接坡口；第三步将二个半球体用氩孤焊对焊成所需的空心球体毛坯。
　　钢管缩颈旋压法方法的长处：不需要模具，成形工艺较简略；毛病是：需要用特定的钢管，有焊缝、且钢管本钱较高。

　　3.2、钢板普旋法
　　此计划有二种方法：第一种方法将平板圆形材料利用尾座液压的顶力，紧压在球形芯模的外端面上，同主轴一起旋转，利用液压仿形装置，经若干次旋压使平板逐渐地压缩变形贴附在芯模上，得到一个空心半球体，然后切往过剩毛边并加工焊接坡口，后将二个半球体用氩孤焊对焊成所需的空心球体毛坯。
　　第二种方法同样用平板毛坯普旋，所不同的是旋成半球形后，还需要旋出一段呈圆柱形的半成品，然后将半成品毛坯装在内半球形的芯模中，利用与通径雷同的尾座顶杆压紧，进行与钢管缩颈雷同的旋压法，将圆柱段逐渐缩旋（收口）形成另一半球，并将收口过剩的金属材料贴在顶杆上，最后切掉过剩部分，以获得一个所需的整体空心球毛坯。
　　钢板普旋法的此法长处：钢板起源方便、价格与钢管对照价格较低，能实现完整的空心结构球体。与钢管缩颈旋压法前面计划对照，毛病是需要二个芯模，旋压工艺复杂，所需旋压设备结构和把持均较复杂，设备造价较高，但从经济效益和产品德量方面来分析，此计划还是最佳计划。

　　4、旋压机床的选取
　　该旋压机床由机、电、液三部分组成，是较先进的机电液一体化较先进的中型机床。机床示意原理。它由主轴变速箱和液压顶出器、尾座、旋轮架、床身等部分组成。

　　在液压传动方面，有一个液压站及其液压系统，它为机床供给除主轴旋转之外的所有动力。旋轮横向为旋压仿形把持装置，包含仿形阀，仿形板、调剂机构及支架等。
　　在电控方面采用先进的盘算机主动把持，实现旋压过程的主动化。

　　5、结论
　　上述各种加工计划的比拟表明，用平板旋压的球体毛坯是一种最佳计划，不论在工艺上，还是在产品德量上都达到预期的后果。但任何事物都有它的两面性，平板旋压球体工艺复杂，所需旋压设备结构和主动把持均有较高的请求，局限了它的推广。