可调角度的楔式闸板车削夹具设计

黄成元，丁志，史海洲

江苏万恒铸业有限公司 江苏盐城 224500

1 序言

阀门的用途极广，在国民经济中阀门是不可缺少的工业管路附件和设备之一[1]。闸阀是所有阀中最为常用的一种，在阀门总量中所占比例超过40%，是一般主支管道的首选阀种[2]。楔式闸阀的闸板密封面可采用本体或堆焊的硬密封面[3]，常用于高温阀门，流道直通、流畅，流阻小，使用寿命长，广泛应用于核电、石化和海洋工程等行业中接通或截断管道中的介质。

2 现行楔式闸板车削夹具情况

楔式闸阀因楔角的存在使流道密封面的阀座楔角与闸板楔角在装配时要高度吻合，这就要求密封配合的两楔角面在加工时有较高角度精度要求。楔式闸板的楔角因工况要求单面斜度取1∶10、1∶12、1∶16或1∶20等多种，对应的单面楔角（半楔角）为5°43'、4°46'、3°35'和2°52'，也有取整数度数的5°、4°和3°或其他度数的，但一般都小于6°，因此常用闸板楔角就有11°26'、10°、9°32'、8°、7°10'、6°和5°44'等多种。不同口径、不同磅级的楔式闸阀，其楔式闸板又会有不同的大小和不同的厚度，这样和不同的楔角组合成多种型号的楔式闸阀。在现有技术中，每一型号的楔式闸板在车削时都要设计制造一种对应大小和对应楔角的车削夹具来满足加工工艺的要求。对于阀门生产企业特别是专业阀门零部件代加工企业，就要准备多种楔式闸板车削夹具，只有在加工该型号楔式闸板时才能用到，平时不用时存库，利用率极低。这样不仅增加了夹具的库存量和管理难度，调用时也容易出错，而且增加了生产成本和资源浪费。

3 可调角度的楔式闸板车削夹具设计

笔者所在公司为专业阀门零部件代加工企业，生产的多为CAMERON、DRESSER、TRILLIUM等著名企业的流体控制部件。在楔式闸板这一领域，楔角的度数有多种，为此我们设计制造了可调角度的楔式闸板车削夹具，以适应不同口径、不同磅级和不同楔角的楔式闸板加工。

以用于高温工况的硬密封楔式闸阀为例，根据楔式闸板的车削工况要求设计的可调节角度楔式闸板密封面车削夹具，其结构如图1所示。

图1 可调角度的楔式闸板车削夹具

1）连接座夹紧固定在车床自定心卡盘中，连接座上安装调角转盘，调角转盘上装有可换垫块，被车工件楔式闸板安装在可换垫块上，在下部有两根可调下支承螺钉，上部有对位块，两侧各有1件压板。

2）作为优选例，调角转盘和连接座通过半径相等、长度相等的外、内圆柱面B定位，为了便于连接座的内圆柱面B制造，在其两边端面处可以倒适当圆角，调角转盘外圆柱面B亦倒相等圆角。

3）调角转盘和连接座由高强度中心螺钉来联接，中心螺钉球面垫片和调角转盘凹接触面有相等半径的球面C，以适应调节楔角θ时的螺钉联接。

4）调节楔角θ时，可先拆下两只下支承螺钉。在可换垫块上安装标准楔角θ的方形有中孔的标准楔块（见图2），其底部平面E紧贴下支承螺钉支座的顶面D（因半楔角的存在，只是单边接触即可），并用两侧压板适当夹紧，适当拧紧中心螺钉，重复调整下部1根下调节螺钉和上部两根上调节螺钉，使调角转盘绕车床径向轴线Y旋转一楔角θ，手动旋转车床主轴，用百分表校正标准楔块的右平面，使其与车床主轴X垂直，拧紧中心螺钉、下调节螺钉、锁紧螺母和上调节螺钉，拆下标准楔块，旋入两只下支承螺钉，根据闸板大小调整伸出长度，并保持伸出量（螺钉伸出端到顶面D的距离）相等后锁紧，换装被车工件楔式闸板。

图2 标准楔块

5）通过调节下支承螺钉使楔式闸板的密封加工面上的A轴线与车床主轴X同轴，对准楔式闸板安装阀杆的T形槽插入对位块，使楔式闸板的中心对称面与车床径向轴线Y垂直，交替夹紧两侧压板后取下对位块。

6）下支承螺钉增加了每一种夹具加工楔式闸板的大小范围，可跨口径设计制造不同大小的夹具，以分段满足相邻两口径的楔式闸板密封加工面的车削。通过调节下支承螺钉以适应车削相邻口径的楔式闸板，其每段跨口径夹具按本段中大口径楔式闸板尺寸设计，下支承螺钉的适应调节范围为0～30mm，具体口径分段为1in（1in＝25.4mm）、2in、3in，4in、6in，8in、10in，12in、14in，16in、18in，这样就节省了一半的夹具。

7）每种夹具可配套不同厚度、不同接触面和不同硬度的可换垫块，以适应粗、精车削不同厚度的或堆焊密封面前、后的楔式闸板。楔式闸板的磅级越高，其厚度越大，可选薄一点的可换垫块，粗面定位时选硬度低、点接触的可换垫块；反之亦然，可换垫块厚度为4～20mm。

8）在有楔角θ时，为了使压板夹紧更可靠，用一对压板球面垫片和压板球头螺钉配套压板螺柱螺母使用，并根据跨口径需要，按不同大小的楔式闸板在调角转盘上加工对应的压板螺柱螺母的螺纹孔和配套不同长度的压板。

9）为了车削平衡，可根据楔式闸板实际情况，在连接座上部或者下部配相应的配重。

10）特别要说明的是：在制造和组装夹具时，应保证下支承螺钉支座的顶面D与调角转盘圆柱面B的轴线（即车床径向轴线Y）平行，这样用标准楔块调节楔角θ时，不会产生因绕车床主轴X的角度而引起楔角的变化。

4 结束语

可调角度的楔式闸板车削夹具为成组夹具，通过组合能适应多品种，不同口径、不同磅级和不同楔角的楔式闸板密封面粗、精车削或密封面堆焊前、堆焊后的车削，大幅度减少楔式闸板的车削夹具设计、制造量和管理环节，节约生产资源和生产成本，同时作为优选例的圆柱面定位，简化了夹具结构，使定位可靠，夹具刚性好，车削平稳。