機械加工工藝過程對閥門零件精度的影響

陸志磊 浙江中星智能裝備有限公司

近年來，隨著社會科技水平的快速發(fā)展，人們對生活水平的要求也越來越高，閥門零件的加工也成了一項精密、精細(xì)的工作。改善閥件加工工藝的相關(guān)步驟，是與優(yōu)化和提升機械性能有密切聯(lián)系的。一個優(yōu)秀的機械制造企業(yè)，生產(chǎn)出高質(zhì)量的零件，離不開熟練的工人。對閥門零件進(jìn)行強化和提高加工精度是機械加工工藝生產(chǎn)的主要核心環(huán)節(jié)。因此，機械精密零件加工所需的專業(yè)人才也需要不斷提高，加工工藝的不斷創(chuàng)新，對閥門零件的加工精度要求也將越來越高。減少廢物加工和增加產(chǎn)量也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵，進(jìn)而增加了生產(chǎn)成本的損失，提高了企業(yè)的加工利潤，降低了生產(chǎn)成本，從而提高了機械閥門零部件生產(chǎn)銷售部門的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

一、機械加工工藝流程

在加工某一零件時，工藝過程通常表示為從毛坯零件到成品零件的每一道工序。這是一種依賴于加工工藝來調(diào)整坯料的總體尺寸，從而確保零件的粗細(xì)加工。一般來說，零件都是先粗加工，然后再精加工。具體而言，粗加工就是對零件進(jìn)行簡單的切削加工，零件的加工尺寸和表面粗糙度無法保證。在粗加工完成后，要對加工尺寸、粗糙度等參數(shù)進(jìn)行分析，確保所加工零件符合圖紙要求。此工藝過程耗時長，生產(chǎn)成本高。零件完成后，必須檢查零件的尺寸是否完整。通常由專門的部門或者人員負(fù)責(zé)，合格的工件應(yīng)放置在成品區(qū)或合格區(qū)域。

二、機械加工工藝及閥門零件加工精度概述

（一）機械加工工藝

閥門零件加工工藝是指按照相應(yīng)的圖紙、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，用傳統(tǒng)的加工方法加工閥門件的全過程，可按其加工方法可分為磨、車、銑。簡單來說，加工過程就是制造已加工工件或閥門零件。根據(jù)加工方式的不同可以分為磨削、車削、銑削等。機械加工工藝有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和要求，容易受到許多因素的影響。因此，加工過程中若不嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行，就會嚴(yán)重影響加工質(zhì)量，甚至加工出的工件或閥門零件變成廢品。

（二）閥門零件加工精度

閥門類零件的加工精度是指閥門零件加工后，其幾何參數(shù)與預(yù)測結(jié)果一致。隨著精度的提高，實際閥門零件的幾何參數(shù)越來越接近預(yù)期。因此，閥門零件加工效果越好，其加工精度也就越高。在實際加工過程中，由于各種因素的影響，最終加工精度經(jīng)常出現(xiàn)偏差。因此，必須加強工藝的嚴(yán)格控制，充分保證閥門零件的加工精度符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

三、機械加工的原則

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，雖然現(xiàn)代制造技術(shù)水平不斷提高，但加工工藝仍然會受到諸多因素的影響，尤其是現(xiàn)代制造業(yè)對零件的精密加工要求越來越高。所以，在對機械產(chǎn)品進(jìn)行加工時要考慮各種因素，選擇合適的加工方法。

（一）一般原則

加工操作時應(yīng)遵循一定的加工原則。基于這一點，必須遵循一般的加工原則，以降低出錯的概率，從而提高實際閥門零件的精度和質(zhì)量。在生產(chǎn)過程中，應(yīng)根據(jù)加工工藝調(diào)節(jié)精度，確保所加工產(chǎn)品符合機械工業(yè)產(chǎn)品的使用要求。同時，為了避免人為因素、設(shè)備、環(huán)境等因素的影響，在機械產(chǎn)品加工過程中必須遵循標(biāo)準(zhǔn)化的工藝原則。因此，企業(yè)和相關(guān)部門應(yīng)重視促進(jìn)機械制造技術(shù)的發(fā)展，充分發(fā)揮機械制造工藝在閥門件加工中的作用，提高機械閥門件的加工精度，滿足機械行業(yè)產(chǎn)品的精度要求，增強企業(yè)的綜合競爭力。

（二）遵循工藝的應(yīng)用原則

充分考慮加工程序與工藝，在生產(chǎn)過程中。首先，加工工藝規(guī)范是指閥體零件的加工工藝和工序，毛坯需經(jīng)加工轉(zhuǎn)化。一般說來，改變坯料的尺寸和形狀，使坯料各項性能都達(dá)到機器生產(chǎn)的要求。機械加工，具體工藝有粗加工、精加工、總裝和質(zhì)量檢驗，并在包裝前經(jīng)質(zhì)量檢驗。機加工是將毛坯轉(zhuǎn)變成理想產(chǎn)品的過程。在此過程中要考慮許多因素，如加工工藝、粗糙度、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等，企業(yè)需要根據(jù)自身生產(chǎn)需求選擇工藝文件。

四、加工過程中受力變形問題出現(xiàn)原因及解決方法

（一）加工過程中產(chǎn)生受力變形原因的分析

機械設(shè)備超時工作是引起機械變形的重要原因之一。其原因在于機器在長時間、高速度的運行過程中，機械發(fā)熱不可避免。加工過程中必然會出現(xiàn)機械加熱時的熱應(yīng)力。熱應(yīng)力會大大降低相關(guān)零件的精煉程度，往往對零件生產(chǎn)造成一定程度的后期使用影響。

同時，機器在長時間運行時，必然會出現(xiàn)偏移。這是因為很多機械設(shè)備工作頻率很高，所以，在大量的操作下，整個設(shè)備的工作精度都會達(dá)到一毫米之差，這是很多機械制造業(yè)經(jīng)常遇到的標(biāo)準(zhǔn)問題。

（二）加工過程中產(chǎn)生受力變形的解決方法

第一是機械加工過程中因長期操作的偏移所導(dǎo)致的完全精度問題。它的核心方法是有效地降低加工中的整體應(yīng)力水平，特別是整個系統(tǒng)應(yīng)力過程的不斷深化。為此，需要相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)對不同零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行有針對性的機械工藝改造?；谶@一理論，為有效防止機械設(shè)備的高速變形，首先需要對整個制造系統(tǒng)中強度、剛度最弱的部分進(jìn)行全方位工程精化。這種方法能在一定程度上降低零件的加工誤差。其次通過有效降低整個加工系統(tǒng)的整體應(yīng)力分布，可以有針對性地降低工藝系統(tǒng)的運行負(fù)荷，從而從根本上解決了整個系統(tǒng)的工藝負(fù)荷問題。

第二是加工過程中出現(xiàn)的熱應(yīng)力問題，應(yīng)從多方面入手。首先第一步是定制機械設(shè)備在整個使用過程中的冷卻效果，使整個機械設(shè)備表面能充分散發(fā)熱量，充分防止機械加工設(shè)備表面過熱而產(chǎn)生熱應(yīng)力。其次，在生產(chǎn)開始之前，對相關(guān)部件進(jìn)行精加工和特殊加工。比如切割還可以在一定程度上避免由機械制造設(shè)備產(chǎn)生的熱應(yīng)力狀態(tài)。必須充分科學(xué)地綜合考慮各工序，避免在加工過程中產(chǎn)生其他應(yīng)力，降低機械加工設(shè)備加工誤差。

五、機械設(shè)備加工過程中熱變形問題原因以及解決方案解析

（一）機械設(shè)備加工過程中熱變形問題產(chǎn)生的原因分析

熱變形通常只發(fā)生在金屬中。因為很多金屬零件在高溫下結(jié)晶。只有金屬的熱變形，才能通過整體還原較好的成型。然而，熱形變原理是常用的。如果使用不當(dāng)，熱變形的效果會超出預(yù)期設(shè)定的整體效果，最終導(dǎo)致整個零件的加工不合格。

但熱變形對機械加工設(shè)備也有很大的危害，加熱的程度會影響整個加工系統(tǒng)的正常運行，并容易導(dǎo)致設(shè)備變形，這對設(shè)備制造的整體精度有著重要的影響。在處理過程中，熱變形比應(yīng)力大得多。由于熱變形，零件最終誤差的概率接近50%。特別是在機械設(shè)備運行過程中，為了更好地進(jìn)行精細(xì)加工操作，輔助某些儀器，與之相對應(yīng)的高精度儀器特別容易產(chǎn)生熱變形，從而大大降低了其生產(chǎn)的精度保證，最終導(dǎo)致整個加工流程中出現(xiàn)斷齒問題。

（二）機械設(shè)備加工過程中熱變形問題的具體解決方法

刀具部件所引發(fā)的熱變形問題，關(guān)鍵是在選擇刀具時充分考慮其整體質(zhì)量。特別是要對刀具的整體強度、韌性和耐高溫性能進(jìn)行有效的研究和分析。通過這種方法，可有效地防止工件產(chǎn)生熱變形。

此外，對于機械加工零件的熱變形，首先要盡量使其與發(fā)動機等高熱部件保持足夠的距離。其次，就可以通過潤滑劑的有效使用，更好地減少摩擦發(fā)熱問題。最后有效地解決了機加工零件的熱變形問題。

六、傳統(tǒng)閥門零件加工

（一）普通車床的球體加工

球體是閥門的重要零件，常規(guī)工業(yè)生產(chǎn)中，球體通常采用專用機械進(jìn)行加工。球體專用設(shè)備經(jīng)常需要更換。由于直接購入球體機床成本費用比較高，因此常常在生產(chǎn)過程中，把老舊普通車床改造成球體加工車床，也收到了良好的效果。球體加工車床的改造主要有以下幾個步驟：將中滑架的螺桿換成蝸桿，電力仍然遵循原來的傳動路線，蝸桿帶動蝸輪及轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，刀架安裝在轉(zhuǎn)盤上，實現(xiàn)周向切削運動。此外，當(dāng)整個裝置安裝在滑架上時，它的運動也隨著滑架運動而變化。由于蝸桿的旋轉(zhuǎn)力較大，蝸桿頂部增加了兩個單向推球軸承。同時，為了提高軸系的剛度，還需要增加兩個尼龍軸承。根據(jù)球體的大小，不同襯板的厚度和位置不同。整個轉(zhuǎn)盤和殼體都是球體，能提高它的強度和耐磨性，并且設(shè)置有擋油槽，用于儲備從油杯注入的潤滑油。

（二）旋啟式回閥搖桿鉆孔夾具

搖桿是旋啟式回閥中非常重要的閥門零件，它的尺寸和閥瓣孔相對于銷孔的位置決定了閥瓣在整個閥體中的位置，兩孔的垂直程度影響閥瓣啟動的靈活性和密封面的密封性能。因此，研制徑向鉆床的工裝夾具，可以提高生產(chǎn)效率。在對夾具進(jìn)行加工前，要按圖紙加工銷軸和閥瓣孔，對小規(guī)格器件可直接采用夾具進(jìn)行加工。當(dāng)使用夾具時，要注意將搖桿放在夾具后面，確保端面和盤孔的上端靠近墊塊，并保證副支架與搖桿緊密接觸，將橫桿轉(zhuǎn)至指定位置，擰緊螺釘和橫向螺絲。此外，在工裝夾具制作過程中，只要垂直加工兩個基準(zhǔn)底，再進(jìn)行二次鉆模加工，就能保證鉆套的垂直度和尺寸合理。

七、加強機械加工工藝的優(yōu)化措施

（一）制定完善的加工流程和工作制度

科學(xué)、合理的加工技術(shù)不僅保證了整個加工過程的順利進(jìn)行，而且加工技術(shù)的基礎(chǔ)，直接影響加工工藝的標(biāo)準(zhǔn)化和工藝產(chǎn)品的準(zhǔn)確性。為確保設(shè)計精度，應(yīng)充分考慮整車的性能和實際生產(chǎn)工藝。方案出臺后，設(shè)計師應(yīng)根據(jù)加工要求統(tǒng)一安排加工時間，所有員工應(yīng)嚴(yán)格按照工藝程序進(jìn)行加工，以確保企業(yè)的生產(chǎn)效率和零件的加工精度，質(zhì)量符合實際需要。

（二）加強對加工溫度的管控

一般來說，機械零件在加工過程中不可避免地會產(chǎn)生熱量，這對加工精度有重要影響。為減少加工熱對零件加工質(zhì)量的影響，應(yīng)加強加工溫度的控制。在機器運行過程中，當(dāng)溫度超過或低于標(biāo)準(zhǔn)溫度范圍時，會嚴(yán)重影響機器的運行。在零件加工過程中，機器轉(zhuǎn)速越高，短時間內(nèi)產(chǎn)生熱量越高。此時，操作人員應(yīng)增加冷卻液流量，合理控制加工溫度。例如，在磨削零件時，持續(xù)的摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱能。為了避免熱變形對加工精度的影響，需要在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)用冷卻劑控制。另外，工件加工過程中產(chǎn)生的熱量不僅會導(dǎo)致工件熱變形，還會影響刀具質(zhì)量。刀具溫度的提高對零件的加工精度也有很大的影響。為了提高加工質(zhì)量和速度，應(yīng)采用合理的物理方法來控制刀具溫度。

（三）補償原始誤差法

當(dāng)初始誤差無法直接控制時，可以補償初始誤差。這種方法是一種有效地實現(xiàn)方法，可以通過產(chǎn)生新的人為誤差來彌補或補原來的誤差，提高測量精度。在實踐中，如果原始誤差為正，人為誤差則為負(fù)。在機械加工的應(yīng)用過程中，要充分全面地分析誤差，更好地了解各種影響因素，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行糾正，根據(jù)機床的特點優(yōu)化補償工藝，利用補償工藝的差異，有效地控制和優(yōu)化加工精度。例如，采用特殊的軟件補償校正工藝系統(tǒng)，定期檢查和維護(hù)加工設(shè)備，以確保其機械設(shè)備處于最佳狀態(tài)，為提高加工精度提供依據(jù)。為了提高閥門零件的加工精度，高科技閥門零件的加工設(shè)備也很重要。升級現(xiàn)有閥門零件可以保證閥門產(chǎn)品的加工精度和生產(chǎn)水平。利用高科技設(shè)備，不僅可以提高閥門零件的加工精度，還可以大大提高閥門零件的加工效率和質(zhì)量，提高整個加工制造業(yè)的技術(shù)含量和水平，升級閥門零件加工設(shè)備，制造閥門零件和機械制造，一舉兩得。

（四）強化加工工藝水平

在使用過程中，工藝技術(shù)等專業(yè)人員應(yīng)制定科學(xué)合理的工藝流程圖，充分考慮各種因素，確保設(shè)計的加工工藝能夠消除外部因素對加工精度的影響。機器操作人員應(yīng)根據(jù)實際加工要求進(jìn)一步優(yōu)化加工工藝。在加工工件時，相關(guān)人員應(yīng)科學(xué)合理地規(guī)劃工件的加工周期，在保證企業(yè)合理利潤的前提下，不斷提高工件的加工質(zhì)量和速度。在此基礎(chǔ)上，改進(jìn)高級加工技術(shù)，有利于提高機械零件的加工精度。加工廠應(yīng)不斷引進(jìn)先進(jìn)的加工工藝體系，投入更多的人力物力研究加工工藝，進(jìn)一步提高加工工藝水平。

（五）保證閥門零件的制造過程

閥門零件的幾何誤差是影響其加工精度的重要因素。因此，在操作人員進(jìn)行具體加工時，必須有效控制幾何精度誤差，合理優(yōu)化加工設(shè)備。一般來說，由于加工設(shè)備的原因，操作人員需要嚴(yán)格檢查機械設(shè)備，以確保誤差的有效減少。為了保證閥門的高精度檢測，操作人員必須對設(shè)備進(jìn)行全面的分析和了解，以確保閥門元件在高精度加工中得到很好的應(yīng)用。加工設(shè)備的生產(chǎn)經(jīng)營過程必須嚴(yán)格控制。在加工過程中，通過有效管理每道工序的具體情況，統(tǒng)計各種誤差，然后從整體上分析相關(guān)數(shù)據(jù)，將誤差值準(zhǔn)確輸入系統(tǒng)，有效控制誤差，逐步提高加工精度。

（六）機床的科學(xué)優(yōu)化

采取有效措施，優(yōu)化改進(jìn)現(xiàn)有加工設(shè)備，科學(xué)配置高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的加工系統(tǒng)，可以更好地保證閥門零件的加工精度。目前，針對國內(nèi)加工設(shè)備的現(xiàn)狀，機械加工企業(yè)生產(chǎn)的部分設(shè)備質(zhì)量不能完全滿足使用要求，導(dǎo)致部分機械加工企業(yè)設(shè)備質(zhì)量存在缺陷。面對這種情況，未來機械加工企業(yè)應(yīng)積極引進(jìn)先進(jìn)的加工技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備，優(yōu)化和改進(jìn)現(xiàn)有加工生產(chǎn)過程中的缺陷，有效提高設(shè)備的性能和質(zhì)量。同時，應(yīng)組織研究小組，改進(jìn)生產(chǎn)過程中的設(shè)備和加工工藝，確保閥門零件的加工精度和質(zhì)量逐步提高。改造完成后，技術(shù)人員應(yīng)及時向操作人員說明設(shè)備的操作方法，有效避免操作人員誤操作造成的誤差，影響加工精度。

（七）控制外部干擾因素

在氣閥零件的加工過程中，經(jīng)常會受到外力的干擾，如摩擦、擠壓等。這些外力會影響閥門零件的加工。由于外力的影響，很難保證閥門零件的加工精度。為有效避免外力對閥門零件精度的影響，操作人員必須嚴(yán)格控制外部因素。第一，在特殊加工工藝的前期，應(yīng)嚴(yán)格檢查加工設(shè)備。只需找出設(shè)備結(jié)構(gòu)的連接點位置，就可以有效調(diào)節(jié)設(shè)備的位置，從而減少設(shè)備產(chǎn)生的外力。第二，加工過程中難免會產(chǎn)生摩擦。例如，在制造閥門時，機器和閥門的界面會產(chǎn)生摩擦。此時，隨著生產(chǎn)的繼續(xù)，摩擦必然會逐漸增大。因此，操作人員應(yīng)定期對被加工設(shè)備的表面進(jìn)行拋光，嚴(yán)格控制加工過程中可能出現(xiàn)的誤差，以保證被加工工件的加工質(zhì)量和精度，使被加工閥門的零件達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

八、結(jié)語

總體而言，我國閥門加工仍有改進(jìn)空間。加工企業(yè)必須在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，提高生產(chǎn)效率。為了降低不良率，我們應(yīng)該分析細(xì)節(jié)，不斷探索和改進(jìn)計劃。閥門零件制造商還需要總結(jié)和規(guī)劃日常生產(chǎn)工作，根據(jù)不同閥門零件的不同加工性能提出具體的加工方法，使閥門零件的加工工藝最終滿足精度設(shè)計要求。