法兰直通式阀体加工方法及部位处理

1.法兰的加工

大多数阀体具有两个以上的法兰。法兰通过螺栓与螺母分别与管道、阀盖连接。由于阀门的压力等级不同，法兰密封面的形式也不一样。常见的有凸面式、凹凸式、榫槽式、环连接式和透镜垫式，如图9⁃16所示。

图9⁃16 法兰密封面的形式

a）凸面式 b）凹凸式 c）榫槽式 d）环连接式 e）透镜垫式

凹凸式和环连接式法兰密封面的配合公差等级是IT10，表面粗糙度Ra为1.6～3.2μm，其他法兰密封面的配合公差等级为IT11，表面粗糙度Ra为6.3_μm。凸面法兰密封面按标准要求要加工出每25mm 45～50条的螺旋线或同心圆线。不论阀体的尺寸大小和密封面的结构形式如何，其法兰均可用车削方法加工，只是选用的机床、刀具和量具不同。下面介绍几种不同生产批量和尺寸的阀体法兰的加工方法。

在中、小批量的生产中，法兰一般在卧式车床上或立式车床上进行加工。

以图9⁃14所示的闸阀阀体为例。

阀体上有三个法兰，从表9⁃8和表9⁃9的典型工艺过程中可以看出，一种是先车两端法兰，后车中法兰；另一种是先车中法兰，后车两端法兰。由于加顺序不同，选择的基准和使用的工艺装备也不一样。下面介绍这两种工艺路线的特点。

图9⁃17 用三棱顶尖安装阀体

（1）先车两端法兰，后车中法兰 采用这种加工顺序的公称尺寸很多，尺寸大小相差悬殊。

1）第一端法兰的加工。加工第一端法兰有以下三种安装方式：

①用三棱顶尖安装 阀体内腔是用一个砂芯铸造出来的，两侧通道孔的同轴度比较好，因此在加工第一端法兰时，通常选择通道孔为粗基准，用三棱顶尖定位。图9⁃17为在卧式车床上利用三棱顶尖安装阀体的情况。先将阀体装在三棱顶尖上顶紧后，用四爪单动卡盘夹住一端法兰，退出后顶尖，即可进行车削。如果法兰端面有环连接梯形槽，其环连接梯形槽可用图9⁃18所示的样板来测量。

法兰端面至中法兰轴线的距离（结构长度之半），可用图9⁃19所示的阀体半长卡规控制。测量前先将量具锥板上的零线对准相当于阀体半长的刻度上，并用螺钉固定。测量时将弯尺2的测量面紧贴已加工的法兰端面，然后由上往下移动，观察锥板1的两侧是否靠上中法兰内腔口。如发现有偏隙现象，可以继续车削法兰端面，直至锥板两侧紧靠内腔口，方可认为这一半的结构长度合格。这种半长量具使用比较方便，但需把铸件中法兰内腔口的毛刺、飞边清理干净，以免影响测量的准确性。

图9⁃18 环连接梯形槽样板

图9⁃19 阀体半长卡规

1—锥板 2—弯尺

DN200以上的阀体端法兰的加工，通常在立式车床上进行。图9⁃20所示为立式车床上用的液压定心盘。它的功用与卧式车床上的三棱顶尖相同。当液压缸上方进油时，活塞杆便带动楔紧锥体向下移动，同时迫使紧贴在锥体上的三个定心爪向外伸出而起定心作用。卸工件时液压缸卸压，锥体在弹簧的作用下复原。夹具动力源由手动油压千斤顶获得，它与定心盘一起安装在立式车床的卡盘上。

采用定心夹具安装的主要优点是：节省找正工时，缩短辅助时间，减轻工人的劳动强度，并可保证法兰外圆与通道的同轴度要求。这种夹具一般用于DN350以下的阀体。

②按工件直接找正安装。如果毛坯尺寸精度、相互位置精度比较高，就可以按工件直接找正安装。通常先用四爪单动卡盘把阀体夹于中心位置，然后按阀体的通道孔找圆，按法兰背面找平，再将其夹牢。

采用这种比较原始的安装方式，工件的定位精度完全取决于工人的经验和技术水平。每次找正都要耗费较多的工时，因此，这种安装方式仅适用于单件小批生产。

③按划线安装。如果铸件质量比较差、各表面相互位置精度较低、加工余量不均匀或阀体尺寸大，则可用划线的方法来重新确定各部位的正确位置。

图9⁃20 液压定心盘

1—夹具体 2—楔紧锥体 3—拉杆 4—定心爪 5—调节螺钉 6—活塞 7—液压缸体 8—定心盘 9—进油管

安装时用划针或铁丝按所划的线找正，然后夹紧。这种安装方式的定位的准确性和加工效率完全取决于划线和冲眼的精度、找正的方法以及工人的技术水平等因素。划线加工的经济精度一般只能保证0.2～0.5mm，所以这种安装方式通常用于单件小批生产。

2）另一端法兰的加工。加工另一端法兰时，均以已加工的第一端法兰为精基准，安装在定位盘上。根据公称尺寸的大小，分别在卧式车床或立式车床上加工。

在以后的加工过程中，几乎都以两端法兰作为定位基准。为了减小定位误差，可以适当提高法兰外径的加工精度。另外，对于生产批量较大，用完全互换法装配的阀体，必须控制阀体的结构长度，提高加工精度，以便保证阀体密封面间距尺寸偏差。结构长度偏差值的大小，可根据阀体密封面间距偏差换算所得，由下式求出：

δ_L=0.5δ_l

式中 δ_l——阀体密封面间距尺寸偏差。

结构长度尺寸通常用图9⁃21所示的阀体全长卡规来控制。

图9⁃21 阀体全长卡规

图9⁃22 花盘式夹具

1—花盘 2—定位盘 3—定位心轴 4—定位套

图9⁃22所示为车床上用的花盘式夹具。这种夹具由过渡盘、花盘和定位盘三部分组成。定位盘可以根据阀体公称尺寸的大小更换。定位盘靠定位心轴固定在花盘上。

为便于测量阀体的全长，通常在定位盘上开一条缺口，使全长卡规的一端能卡到法兰端面上。这种夹具的主要优点是：使用方便；通用性好；只要更换定位盘，即可加工不同公称尺寸的阀体。但这种花盘式夹具一般用于同轴度要求不太高的条件下。

3）中法兰的加工。根据阀体公称尺寸的大小，中法兰可分别在卧式车床或立式车床上加工。

公称尺寸较大的阀体，通常以两端法兰的外圆和一端法兰的端面为定位基准，在立式车床上加工。图9⁃23所示为车中法兰通用夹具。加工前根据欲加工阀体的尺寸，首先调整好两V形块的距离和选装相应的支座，并将定位螺杆调到要求的尺寸位置，然后把阀体装上，使阀体的一端法兰端面紧贴定位螺杆端面，再把支座上的顶紧螺钉调到使阀体中法兰背面与卡盘平面保持平行为止。把阀体顶紧压牢后，即可进行车削。卸工件时只需松开两块压板和一个顶紧螺钉。

这种夹具的优点是：可以用于几种公称尺寸不同的阀体加工，工件装卸方便；刚性好；加工时能采用较大的切削用量。

公称尺寸较小阀体的中法兰，通常在卧式车床上加工。图9⁃24所示为车削中法兰的车床夹具。这是一种通用夹具，只要更换弯板5上的定位盘4，并调整弯板至车床中心的距离，就可以加工不同公称尺寸的阀体。

（2）先车中法兰，后加工两端法兰 先车中法兰时，通常以三个颈部锥面或圆柱面为粗基准。因为该部位的表面粗糙度Ra值较小，无浇口、冒口及飞边，定位面大，有利于定位和夹紧。

车中法兰的夹具一般用三个V形块作定位件。顶部的压紧装置有两种形式。一种是带活动块的螺杆压紧装置，它适用于DN50以下的阀体加工。另一种是带三爪的压紧装置，它一般用于DN65、DN80阀体的加工。此种夹具比较笨重，加工时转速不能太高。

两端法兰的加工，都以中法兰止口和端面为基准，安装在图9⁃25所示的回转夹具上，在卧式车床上进行加工。

为了提高加工效率，有效地控制阀体的全长，加工时往往在机床导轨上安装挡铁。这样只要在加工第一个阀体时，通过试切将刀具调整好，即可加工一批阀体。在刀具磨损需要更换时，才需重新调整。为了节省重调刀具所需的时间，可利用已加工好的阀体对刀。

图9⁃23 车中法兰通用夹具

1—夹具体 2—压板 3—V形块 4—支座 5—顶紧螺钉 6—定位螺杆

图9⁃24 车中法兰弯板式夹具

1—过渡盘 2—盘体 3—夹爪 4—定位盘 5—弯板

图9⁃25 车端法兰回转夹具

1—过渡盘 2—盘体 3—平衡铁 4—定位盘 5—定位销 6—压板

下面介绍其他类型阀体法兰的加工。

铸铁平行式闸阀阀体法兰的加工过程，与前面介绍的大同小异，只是在车第二端法兰的同时，粗加工密封面部位。此外，椭圆形中法兰的端面不仅可用车削的方法加工，还可用铣削来完成。

对于公称尺寸比较小的阀体，为了便于检验密封面间距尺寸，可在椭圆形法兰中间车出一个作为测量基准的止口。

减压阀的阀体大多有四个法兰。两端法兰的加工可按车闸阀阀体端法兰的方法进行。

旋启式止回阀阀体法兰的加工和楔式闸阀法兰的加工过程完全相同。

在中批以上的生产中，阀体三法兰一般在组合机床上加工。下面介绍两种加工方法。

（1）由两台组合机床来完成 首先以阀体的三个颈部为粗基准，安装在带有V形块的夹具上，在单面镗车组合机床上加工中法兰，然后再以已加工的中法兰止口和端面为精基准，在双面镗车组合机床上加工两端法兰。这种加工方法工序较分散，装卸频繁，工人劳动强度大，常用于铸铁阀体的加工。

（2）在三面镗车组合机床上加工 图9⁃26所示为三面镗床组合机床，它能完成DN150以下阀体三面法兰的端面、止口、外圆、背面及倒角等表面的加工。此机床由三台4号液压自驱式动力头、液压滑台、床身、工作台及夹具等组成。

加工时以阀体三颈部锥面为粗基准，安装在夹具上，由机床夹紧机构将阀体压紧。

机床的工作循环是：两侧镗车动力头快速进给→镗车两端法兰→动力头快速退回，再回后面镗车动力头快速进给→镗车中法兰→动力头快速退回，自动停车，由工人卸工件。图9⁃27所示为镗车铸钢闸阀阀体三法兰示意图。

图9⁃26 三面镗车组合机床

图9⁃27 镗车铸钢闸阀阀体三法兰

使用这种机床进行加工，工序集中，生产率高，加工DN100铸钢闸阀阀体只需要9min。

图9⁃28所示为另一种三面镗车组合机床。它用于DN150～DN250阀体三法兰的加工。这种机床的结构和工件的定位方式与前一台基本相同，不同的只是工件的夹压机构和夹具的安装方式。由于该机床的加工对象外形尺寸较大，如采用翻转式的夹压机构，则刚性不会太好，所以这种机床采用顶盖式的夹压机构。为了使工件装卸方便，夹具不直接安装在工作台上，而是固定在带有液压缸的溜板上。工件装卸时，溜板处在最前端虚线位置上。当工件装好后，由溜板下面的输送液压缸将溜板推至顶盖下面，再由顶盖上的压紧液压缸把工件连同夹具压紧。这种机床刚性好，操作方便。加工DN250铸钢闸阀阀体三法兰仅需40min，比卧式车床加工提高效率达3倍之多。

2.阀体导向肋的加工

阀体导向肋的两侧面和顶面是铸钢楔式闸阀阀体的主要加工表面之一。根据技术要求，这些加工表面应平行于中法兰轴线。因此，要在加工过程中采取合理的工艺措施来保证加工表面的相互位置精度要求。

图9⁃28 三面镗车DN150～DN250阀体法兰组合机床

导向肋位于体腔内壁的两侧面，通常采用下列方法加工。

（1）在插床上加工 可根据生产批量大小，分别按以下两种方式在插床上安装工件。

1）用夹具安装。DN250以下的阀体一般属于成批生产，生产批量较大，加工时多采用夹具安装。

从楔式闸阀阀体的典型工艺可知，插导向肋是在三法兰加工完了之后进行的。为了装卸方便、定位稳定，通常选择两端法兰外圆和中法兰止口作为定位基准。图9⁃29所示为一种插导向肋夹具。这种夹具由气液增力器、带V形块的夹具体和对刀盘组成。加工时先将对刀盘逆时针旋转90°，装上待加工阀体后，再把对刀盘转回原处，使中间不完整的止口对准中法兰止口，然后把阀体压紧。

采用带气液增力器的夹具的优点是：可以综合气压和液压夹紧的优点；夹紧迅速平稳；结构紧凑、操作方便；能利用低压气源获得较大的夹紧力。

图9⁃29 插导向肋夹具

1—对刀盘 2—拉杆 3—导向套 4—活塞 5—进油管 6—夹具体 7—V形块

为了提高插床的加工效率，许多工厂使用专用的插刀杆，用以安装两把以上的刀具进行，多刀切削，图9⁃30所示为其中一种。它由刀夹1和刀杆2两部分组成。刀夹内可安装三把刀具，其中两把刀用来加工导向肋的两侧面，另一把刀加工导向肋的顶面。刀夹能绕轴4旋转，弹簧3的作用是防止插刀回程时划伤已加工表面。这种刀杆的优点是刚性好，加工效率高。

2）按划线安装。在单件小批生产中，一般不设计专用的工艺装备，而是只采用一些简易通用的工具，按划线找正安装，并在阀体导向肋端面上划出导向肋的高和宽，用单刀或多刀按所划的轮廓线加工。

图9⁃31所示为在插床工作台上安装阀体的示意图。加工前根据阀体中法兰的高度，首先调整支架，使顶紧螺钉与中法兰的高度相适应，然后再按中法兰外圆调整一侧的顶紧螺钉，并用水平仪校正中法端面，使它与工作台面平行。加工时先插一侧的导向肋，完工后将工作台回转180°，再加工另一侧。

图9⁃30 插导向肋刀杆

1—刀夹 2—刀杆 3—弹簧 4—轴

图9⁃31 在插床工作台上安装阀体

1—可调支架 2—支架 3—V形块 4—压板

以两端法兰外圆为定位基准，加工导向肋的这种定位方法，能否保证导向肋的加工表面与中法兰轴线的平行度要求，取决于以下两个因素：

首先是加工后的两端法兰外圆是否一致。如果两端法兰外圆在偏差范围内做成一个最大，一个最小，在V形块上定位就会使法兰中心线发生偏斜，即法兰实际轴线与理论轴线形成一个夹角。这个偏斜直接反映到导向肋上，使得导向肋两侧面与中法兰轴线不平行。端法兰外圆偏差愈大，导向肋两侧面与中法兰轴线的不平行度也就愈大。

其次是中法兰端面与工作台面是否平行。如果两端法兰外圆在V形块上定位的理想接触线与实际接触线不重合，偏转一个角度，如图9⁃32所示，就会直接影响到导向肋顶面与中法兰轴线的平行度。这个偏转的角度愈大，导向肋顶面与中法兰轴线的平行度偏差也就愈大。

因此，为了保证达到技术要求，在车削中法兰和导向肋时，要尽可能选择同一基准，并适当提高端法兰外圆的加工精度。此外，在设计夹具时应多考虑提高夹具刚性的措施，以便减少夹具在切削时冲击力下的变形。同时，在切削过程中，切削用量不宜过大，以免由于切削力过大而破坏定位，使中法兰偏转。

还可以选择中法兰背面（背面需加工的）为定位基准来加工导向肋。工件的安装如图9⁃33所示。这种定位方式不受上述两种因素的影响。

（2）在刨床上加工 用刨床加工导向肋，是目前用得较为普遍的一种方法。

在成批生产中多采用夹具安装。根据所选择的定位基准，刨削工件有两种安装方式。一种是以阀体两端法兰外圆和中法兰止口及端面为定位基准，阀体卧放，两导向肋在垂直方向。这种安装方式加工下边的导向肋比较方便，但刨上边的导向肋就比较困难。另一种是以阀体端法兰端面和中法兰止口及端面为定位基准，阀体立放，导向肋在水平方向，如图9⁃34所示。这种方式加工两导向肋都比较方便。

图9⁃32 在V形块上安装阀体

a—阀体放正时的理想接触点 b—阀体放歪时的实际接触点

图9⁃33 以阀体背面为定位基准

1—支架 2—定位板 3—压板 4—夹具体 5—辅助支承

图9⁃34所示为一种两面一孔的联合定位方式。阀体端法兰端面至中法兰轴线之间的距离有制造误差±δ_L，夹具上定位板至定位止口轴线也有制造误差±δ_L1。当阀体的轴线间距离做成最大，而夹具的轴线间距离做成最小，阀体止口就可能套不进去。为了补偿阀体端法兰端面至中法兰轴线间的制造误差和夹具定位板至定位止口轴线间距离的制造误差，定位止口应做成削边形。其削边的宽度可由下式求得：

式中 D——中法兰止口最小直径（mm）；

δ_J——中法兰止口与定位止口间的最小间隙（mm）；

E——补偿距离（E=δ_L+δ_L1）。

从定位原理来分析，这种夹具是超定位的，实际上当侧面压板压紧阀体时，端法兰端面不起主要定位作用，而起支承作用。

为了提高加工效率，可采用多刀加工。图9⁃35所示为能装三把刀的专用刀杆。加工时，先将夹具上的对刀块伸出，把刀对好，然后用单刀刨一侧导向肋顶面，再由双刀刨削另一侧导向肋的侧面。到尺寸后，松开六角螺母4，将刀杆2抽出，使定向键脱离后，把刀杆回转180°，再将其推入销紧，加工相应的表面。

在单件小批生产中，不用专用夹具，阀体直接安装在工作台上，如图9⁃36所示，可采用单刀或多刀按所划的轮廓线加工。这种加工方法效率低，质量的好坏取决于划线的准确性和操作者的技术水平。

图9⁃34 两面一孔的联合定位方式

1—定位板 2—弯板 3—定位止口盘 4—压板

图9⁃35 刨导向肋刀杆

1—压板 2—刀杆 3—换向圈 4—六角螺母 5—刀杆座 6—上压紧圈 7—压紧杆

以上介绍的是加工导向肋的两种主要方法。究竟采用哪一种方法为宜，要根据生产厂的具体条件，但从一般的生产经验来看，插削要比刨削优越。采用插削加工，工件的安装，测量和对刀都比较方便。

3.密封面部位的加工

密封面是阀体最重要的部位，其加工精度较高，表面粗糙度Ra值很低，不同类型的阀体密封面具有不同的形式和结构。有的阀体有两个对称于中心平面的密封面，有的只有一个平行于中法兰端面的密封面，镶阀座的阀体除具有与阀座接触的基面外，还有与阀座配合的内孔。

图9⁃36 阀体安装在刨床工作台上

1—压板 2—弯板

由于密封面部位的形式及结构不同，在加工过程中所完成的工序内容和使用的工艺装备也不一样。下面以闸阀阀体为重点介绍密封面部位的加工。

闸阀阀体包括楔式和平行式两种阀体。闸阀阀体的密封面（包括镶阀座孔的基面）有两种形式：密封面平行于阀体的对称中心面；密封面与中心面成一定的角度。

（1）密封面平行于阀体对称中心面 平行式闸阀阀体的密封面和楔式闸阀阀体镶马蹄形阀座密封圈的基面均属于这种形式。这种形式的密封面有的在阀体上直接车出或者在阀体上堆焊后车成。在中、小批量生产中，均以阀体一端法兰外圆或止口及端面为定位基准，在卧式车床上或立式车床上加工。为保证两密封面的同轴和平行，必须在一次安装下完成两面的加工。中、小型阀体两密封面或镶阀座基面的间距尺寸以中法兰止口为测量基准，用图9⁃37的卡尺控制，大型阀体则按划线加工。

除上述在阀体上直接车出或堆焊后车成密封面外，还有镶铜密封圈或马蹄形阀座密封圈的结构，镶密封圈的圆柱孔和镶马蹄形阀座密封圈的圆柱孔一般在加工法兰时车出，但也可以用专用机床加工。

图9⁃37 密封面或镶阀座基面间距卡尺

图9⁃38 镗车阀体镶密封圈圆柱孔及燕尾槽部位

1—手轮 2～9、22、23、24、28—直齿轮 10—蜗轮副 11—平盘体 12—心轴 13—心套 14—铜套 15—平面轴承 16—拖板 17、18—锥齿轮 19—小丝杆 20—开合螺母 21—刀座 25—手柄 26—拨叉 27—花键轴

大型铸铁闸阀阀体镶密封圈圆柱孔的加工一般在立车或端面车床上进行。工件的装卸、尺寸的控制都比较麻烦。近年来某企业为此项加工自行设计和制造了一种专用装置，经生产实践证明，效果良好。这种装置直接与加工的端法兰连接，如图9⁃38所示。主传动轴有一对蜗轮副10，蜗轮轴下端铣有花键，带动心轴12旋转。心轴装在可伸缩的心套13内，两端有铜套14，用平面轴承固定。心轴下端装一副拖板16，末端有刀座21，刀具安装在刀座上。镗车平面可以手动或自动进给。手动时，直接转动手轮1，经花键长轴27使锥齿轮17、18啮合（带动拖板座），使小丝杠19旋转，通过离合螺母20使装有刀具的拖板向外伸出，进行平面镗削。如果自动走刀，则由蜗轮轴上端的齿轮9经齿轮8、7、6、5、4、28（或3、2）、锥齿轮17、18与主传动蜗轮副产生差动，使刀具获得0.17mm/r或0.087mm/r的走刀量，进行镗削。镗削内孔靠手动进给，扳动手柄25，使齿轮24旋转，通过介轮23使齿轮22也作旋转运动。因齿轮22内孔车有螺纹并与心套配合，当齿轮22作旋转运动时，心套便沿蜗轮轴线作伸缩移动，得以镗削内孔。手柄上装有拨叉26，用来控制心套伸缩的方向。心套行程为100mm，因此，两侧镶密封圈圆柱孔在一次安装下均能加工。如果加工楔式闸阀阀体，只要将平盘体11换成斜盘体即可。此种设备结构简单、体积小，重量轻、加工效率比立式车床和端面车床高一倍。

下面介绍铜密封圈的装压方法及工具。

1）直压法。一般采用油压机。主要工具是压柱和垫板，其步骤是先将阀体镶密封圈环槽和密封圈的污物清理干净，并在阀体槽内涂上少量白铅油或其他的粘结剂。然后把密封圈平放在槽口上，上面依次放上垫板和压柱。继而缓慢加压，使密封圈平行压入槽内，直至密封圈变形为止。压力大小可根据密封圈的尺寸选取。

直压法一般只适用于DN250以下的阀体。

压密封圈所需的压力如下：

阀体公称尺寸DN压力/tf

5010

8011～13

10013～15(https://www.xing528.com)

12515～20

15020～24

20024～30

25040～45

2）滚压法。DN300以上的阀体通常采用滚压法。图9⁃39为一种滚压机。这种滚压机是通过电动机带动蜗轮副，通过螺母使带有滚压头的丝杠作下降旋转运动来实现滚压作用的。

图9⁃39 滚压机

DN900以上的阀体密封圈用与密封圈材料相同的螺钉固定在槽内，并把多余的螺钉头部分去掉。

压装铜密封圈后的精加工通常在卧式车床、端面车床或立式车床上进行。

（2）密封面与阀体对称中心面成一定角度 楔式闸阀的密封面属于这种形式。加工带有一定角度的密封面比加工平行式的密封面难度大，除了要保证很高的平面度和较低的表面粗糙度Ra值外，还必须保证角度准确。因此，加工时必须采取相应的措施，才能保证达到技术要求。

加工楔式闸阀密封面有以下两种安装方式：

图9⁃40 车楔式闸阀密封面回转夹具

1—过渡盘 2—斜度盘 3—弯板 4—压板 5—回转盘 6—弹性定位圈 7—锥销

图9⁃41 挡铁安装示意图

1—前挡铁 2—后挡铁

1）以中法兰为定位基准。以阀体中法兰止口及端面为定位基准加工密封面，通常采用回转式夹具，如图9⁃40所示。如果密封面经堆焊后车成，则需分两道工序，两次安装来完成。先车出堆焊基面，堆焊后再安装一次，将密封面车至图样要求。若密封面在阀体上直接加工，则不必分两道工序。

单件小批生产可按划线加工，用万能量具测密封面间距尺寸，加工质量取决于工人的技术水平。

成批生产时，密封面间距尺寸由机床导轨上的挡铁和专用量具控制。加工镶阀座密封圈的螺纹孔时，导轨上前后均需安装挡铁。图9⁃41为挡铁安装示意图。

前挡铁控制密封面间距尺寸，后挡铁控制螺纹深度。加工时先根据阀体结构长度之半将前挡铁安装在导轨上的适当位置，并使大溜板上的定位柱紧贴定位螺钉面，用小刀架上的内孔端面车刀试切，使其达到密封面间距之半尺寸（留精车余量），然后将后挡铁锁紧，加工螺纹。后挡铁与大溜板间的距离相当于螺纹孔的深度。车螺纹时大溜板紧靠后挡铁，由空刀处上刀，往里走刀。精车孔底基面时先将后挡铁松开，使大溜板紧贴前挡铁，再用小刀架上的精车刀加工。为保证密封面间距尺寸，加工第一面时用图9⁃42的卡规控制孔底基面至一端法兰端面的距离。在加工第二面时，用图9⁃43的卡规控制密封面间距小端尺寸。

图9⁃42 法兰端面至镶阀座基面的距离

图9⁃43 密封面间距小端卡规

如果是在阀体上或堆焊后直接车出密封面，一般只需前挡铁。

采用回转夹具加工密封面的主要优点是：用同一基准，可以减少工件的定位误差，易于保证加工质量；装卸次数少，可以缩短辅助工时，提高加工效率，能减轻工人的劳动强度。但是，这种方法只能适用于加工DN100以下的阀体密封面。

2）以端法兰为定位基准。广泛采用的方法是以阀体法兰外圆（或止口）和端面为定位基准，这样加工密封面不受阀体尺寸的限制，使用的夹具也比较简单。

若为单件小批生产，在夹具上安装工件需对准中线。密封面可按划线加工，用万能量具或图9⁃44所示的密封面间距之半卡规和图9⁃45所示的阀体密封面间距卡尺来测量。

图9⁃44的卡规用来控制阀体密封面间距之半尺寸。这种卡规以导向肋的侧面为测量基准。测量时，量脚2搭在导向肋的侧面上，使其工作斜面紧贴在密封面或镶阀座的孔端上，并由上向下滑动，当斜面的上边缘与密封面的外圆或镶阀座的孔边对齐，或处在两边缘间的刻线内，则认为密封面间距之半合格。用这种卡规测量密封面间距之半比较方便，但需提高作为测量基准的导向肋宽度的加工精度，否则就会影响两密封面对导向肋侧面的对称度。用密封面间距卡尺测量密封面间距是以中法兰止口为基准，因此，中法兰止口的偏差能直接影响测量精度。为了消除这种影响，测量时应按止口实际尺寸调整卡尺上的副尺。用这种卡尺测量时须注意，测量力不可过大，否则会使主尺变形而影响测量精度。

图9⁃44 阀体密封面间距之半卡规

1—手柄 2—量脚 3—斜度板

成批生产时，在夹具上安装阀体不必对线。密封面间距、密封面和导向肋侧面的对称度靠机床挡铁和专用量具控制。具体的操作方法和使用的专门量具与前面介绍的相同。

下面介绍几种加工密封面用的斜盘式夹具。图9⁃46为专用斜盘式夹具。这种夹具都与花盘联用。为确保角度准确，每次安装前须将花盘平面精车一刀，并借助两个固定在斜盘体上的定向键使夹具与花盘定位。这种夹具的优点是结构简单，角度精度高。缺点是不能通用。

图9⁃45 阀体密封面间距卡尺

图9⁃46 专用斜盘式车密封面夹具

1—过渡盘 2—斜盘 3—定向键 4—小弯板

图9⁃47为通用斜盘式夹具。盘体的导向槽中装有带定心孔的定位板6，由两个六方螺钉固定在固定板5上。定位板在丝杠7的带动下在导向槽内移动。加工时，根据被加工的阀体选择相应的定位盘，用定位螺钉4固定在定位板上，用丝杠来调整其中心的偏移量。

图9⁃47 通用斜盘式阀体车密封面夹具

1—过渡盘 2—斜盘体 3—压板 4—定位螺钉 5—固定板 6—定位板 7—丝杠

偏移量可按下式计算：

式中 L——阀体结构长度（mm）；

l——阀体密封面间距（mm）；

h——定位盘厚度（mm）；

α——密封面斜角。

这种夹具的优点是通用性较大，调整方便。

图9⁃48为立式车床通用斜盘夹具。这种夹具使用时可直接安装在工作台上。其结构原理和调整方法与前面介绍的通用斜盘夹具基本相同，其中心的偏移量可按下式计算：

除以上三种结构的夹具外，还有一种立式车床用的可变斜盘夹具，如图9⁃49所示。

图9⁃48 立车通用斜盘式夹具

图9⁃49 可变斜盘式夹具

1—斜盘体 2—导板 3—拖板 4—衬套 5—压盘 6—调节螺杆 7—锁紧螺母 8—定位座 9—定位柱 10—螺母 11—螺柱

这种夹具的特点是：一次安装即能完成两密封面部位的加工。使用这种夹具时，应根据被加工阀体算出偏移量，然后按偏移量调整夹具。加工好一侧密封面部位后，松开螺母10，拧动调节螺杆6，将拖板3按相反方向位移一个偏移量，再紧固锁紧螺母，即可加工另一侧密封面部位。

采用这种夹具加工密封面的主要优点是：两密封面部位在一次安装下加工，因而无定位误差，并能保证密封面部位角度的准确性。缺点是：每个阀体加工过程中间需调整一次夹具，因此比较麻烦。加工另一端密封面部位时，切削用量不宜过大，否则会产生振动，影响加工质量。

任何一种加工方法，采用任何一种夹具都不可能把零件做得很精确，都会产生一些偏差。这种偏差叫做加工误差。如果加工误差在图纸和技术要求所规定的范围内，则认为零件合格。为了保证和提高零件的加工精度，就必须设法限制和降低加工误差。

密封面是阀门的关键部位，加工精度的高低直接影响阀门的密封性能。如果密封面的角度有偏差或两密封面的楔角在空间位置上有偏转现象，就会在装配时影响密封副的吻合度。

生产实践证明，下列几种情况均能影响密封面部位的加工精度：

1）以两端法兰外圆或止口和端面为定位基准加工两密封面部位时，如果两法兰端面有平行度偏差，会直接影响两密封面楔角的准确性。

2）如果密封面由堆焊方法形成，堆焊过程中，阀体腔内的堆焊部位产生高温，而其他部位的温度相对地较低，阀体各部位温差很大，产生热变形，使两端法兰面产生较大的平行度偏差，从而影响密封面楔角的精度。

3）以中法兰端面及止口定位，采用回转夹具加工密封面，如果夹具的转位采用圆柱销定位，由于圆柱销和销孔之间有间隙，就会使两密封面的角度发生偏转。另外，回转夹具的弹性变形也影响密封面的角度。上面所介绍的回转夹具属于开式夹具，安装上阀体之后会产生偏重，所以需要用配重来调整平衡。在加工时由于高速旋转而产生的离心力，使弯板发生弹性变形，一般称之为“张口”，这会使角度增大。弯板变形量的大小与弯板的刚性、切削速度和阀体的重量有关。如果弯板刚性差，切削速度高且阀体重量大，则弯板变形量也相应地大。其次，阀体上的定位基面有磕碰划伤，也影响阀体在夹具上定位的准确性，并使密封面的楔角产生误差。另外，夹具制造精度和夹具在机床上的安装误差等都可能在一定程度上影响密封面的楔角。

为了保证密封面楔角的准确性，并防止楔角偏转，通常采取以下措施：

1）设计时，合理地确定回转夹具的结构形式。尽量不用圆柱销定位，而用圆锥销定位。在不影响阀体回转的前提下，夹具两侧的筋板尽可能长一些，以增加夹具的刚性。

2）用回转夹具加工密封面时，切削速度不宜过高。合理的切削速度要根据密封面的材料、阀体的重量、夹具的刚性而定。加工同一批阀体的密封面的切削速度应相同。

3）堆焊密封面时，电流不能太大，要尽可能地减少热变形。焊后要进行热处理。精加工前，两端法兰定位面需精车一刀，以便确保两定位基面的平行。

4）阀体的摆放和转运应有工位器具。对不便做工位器具的大型阀体，摆放时要用木板或胶板垫上，以防阀体定位基面被磕碰划伤。制造加工阀体和闸板密封面的斜盘夹具应用同一副母板。

5）夹具的保管与存放应有严格的制度，并要定期检查，以确保夹具的精度。

6）截止阀阀体只有一个平行于中法兰端面的密封面。该密封面按结构可分为镶密封圈的、堆焊的和在阀体上直接车出的三种。前两种的密封面部位均需分粗、精两道工序加工。精加工时，中法兰止口及密封面须在一次安装下完成，以保证密封面与中法兰止口轴线垂直。

7）密封面部位可在卧式车床或立式车床上加工。虽然在卧式车床上安装工件比在立式车床上麻烦，但加工效率比在立式车床上高。因为在卧式车床上加工便于对密封面部位进行观察和测量，尺寸精度容易控制。在卧式车床上加工密封面部位所用的夹具与图9⁃24相同。

图9⁃50 双面组合机床

a）两动力头同轴 b）两动力头不同轴

中批以上生产，密封面部位通常在组合机床上加工。组合机床的结构可根据阀体的类型和密封面部位的结构来设计制造。

下面介绍在组合机床上加工闸阀阀体和截止阀阀体密封面部位的方法。

闸阀阀体密封面部位可用双面组合机床加工。图9⁃50为两种加工密封面部位的组合机床。图9⁃50a的机床用于加工镶焊马蹄形阀座密封圈和平行式铸铁闸阀的密封面部位。

镶焊马蹄形阀座密封圈的圆柱孔不带燕尾槽，用通用的镗车动力头就能完成。加工时以阀体三法兰外径为定位基准，安装在敞开式的夹具上，然后用机床夹紧油缸，把工件连同夹具压紧。先由一侧镗车动力头加工对应面的圆柱孔，达到尺寸后，镗车动力头快速退回，再由另一侧的镗车动力头加工另一圆柱孔。马蹄形阀座镶焊之后的精加工可由卧式车床完成。

铸铁闸阀阀体镶阀座密封圈的圆柱孔一般带有燕尾槽，因此，必须用特殊结构的镗车动力头来完成。图9⁃51为加工燕尾槽镗动力头的结构。动力头5安装在底板6上。在底板后部支架9上装有拉动镗车动力头的油缸8。在支架上部设有推杆10的支承11，整个动力头还设有横向移动的油缸12，可以自动调节动力头横向位置，以适应用同一动力头在同一工位上加工阀体两端燕尾槽的需要。

图9⁃51 镗车燕尾槽动力头

1—电动机 2—减速器 3—同步齿形带 4—刀盘 5—镗主轴 6—底板 7—滑台 8—油缸 9—支架 10—推杆 11—支承 12—横向移动油缸 13—刀杆

开始工作时，动力头由滑台7将刀杆13送进阀体腔内，并停留在终点挡铁上。启动主轴回转电动机的同时，使油缸8动作，拉镗车动力头在底板导轨上往后进给。由于推杆在支承中不动，经刀盘内的齿轮齿条，驱动刀杆横向进给。轴向与横向进给的合成运动，加工出燕尾槽。加工完毕，油缸8换向，推动镗主轴快速向前，使刀杆快速退出加工部位。再由滑台带动整个动力头退出工件。

压装密封圈后的精加工，一般在通用镗车动力头组成的组合机床上完成。带有角度的密封面部位，可用图9⁃50b形式的组合机床加工。

以加工铸钢楔式闸阀阀体为例，这种阀体的密封面部位有镶阀座密封圈的圆柱孔、螺纹孔、堆焊形成的密封面以及在阀体上直接车出的密封面等四种形式。如前所述，由于密封面部位精度要求很高，所以均分为粗、精两道工序加工，并由两台结构相同的组合机床来完成。

如果阀体的镶阀座密封圈孔为螺纹孔，则可用特殊的镗车螺纹动力头来加工。图9⁃52为镗车动力头镗车螺纹示意图。带有径向走刀的刀盘以快进速度送到A点的过程中，从B点起螺纹镗刀径向移动一次切深距离，然后刀盘以工作进给速度反向切削螺纹，到达终点C后，螺纹镗刀沿径向退回一个让刀距离。继续按上述循环每次螺纹镗刀增进一次切深距离，直至完成螺纹加工为止。

图9⁃53为镗车螺纹动力头。它采用双层纵向导轨，以实现动力头的轴向移动和往复镗车螺纹的运动。主轴回转由电动机1经变速箱2，用同步齿形带3传动，借助手柄，主轴可得4级速度。动力头的轴向移动用液压缸。镗车螺纹的往复运动由凸轮7实现、采用凸轮11，棘轮、棘爪机构13、14，端面凸轮10经推杆9控制镗车刀头的切入和退出。端面凸轮由端齿组成，相邻两齿间高度不等。如图9⁃53中凸轮10展开图所示，按齿顺序后者较前者高出一次切入量。端凸轮齿数根据螺纹需要的走刀次数选取，有8和10齿两种。

图9⁃52 镗车螺纹示意图

图9⁃53 镗车螺纹动力头

1—电动机 2—变速箱 3—同步齿形带 4—刀杆 5—刀盘 6—镗主轴 7—凸轮 8—滚压滑台 9—推杆 10—端面凸轮 11—凸轮 12—棘爪推杆 13、14—棘轮、刺爪机构

图9⁃54 镗车刀头的工作循环和凸轮运动的关系

镗车螺纹时，动力头先由液压滑台8送进阀体腔内，并停在如图9⁃52所示的C点处。自动启动主电动机1，主轴上的刀盘5转动，经减速齿轮带动进给凸轮7回转，在销子的作用下驱动镗主轴6在滑台8导轨上前进。在此过程中，当进给凸轮回转一周，完成一次切削循环，凸轮11亦转360°，棘爪推杆12下降和上升两次，经棘轮带动端面凸轮11转动一个齿，使镗车螺纹刀头完成切入和退出动作。镗车刀头的工作循环和各凸轮运动之间的相应关系如图9⁃54所示。

这种机床加工铸铁阀体螺纹，一般需要走刀8次，镗车铸钢阀体螺纹则需要10次。镗车螺纹常用切削速度为80m/min。以加工DN100阀体螺纹为例，螺纹螺距P=2mm，加工长度L=16mm，采用80m/min的切削速度，全部加工需要1min。

加工截止阀阀体密封面部位的组合机床有单工位和多工位两种形式。单工位的组合机床通常用于粗、精加工。其中使用较为广泛的是四工位镗床组合机床。这种机床由三个镗车动力头、三个液压滑台、回转工作台等组成。回转工作台上有四个工位，除一个装卸工位外，其余三个均为加工工位，分别对密封面部位进行粗、精加工。加工时，以阀体三法兰外圆为定位基准，安装在带V形铁的夹具上，由液压缸夹紧。

四工位镗车组合机床适用用于PN40，DN80～DN150及结构尺寸在以上范围内的不同压力级的截止阀阀体密封面部位的加工。由于机床是半自动循环，操作方便，加工效率高，如J41H—40DN100的阀体密封面堆焊12Cr19Ni10后的精加工仅用2min。

4.法兰螺栓孔和螺纹孔的加工

法兰连接直通式闸阀阀体和截止阀阀体的法兰上有多个螺栓孔或螺纹孔。在中小批量生产中，这些孔通常在摇臂钻床上加工，DN400以下的阀体钻孔时一般使用钻模。大于DN400的阀体，由于生产量不大，基本上按划线加工。

用于钻法兰孔的钻模尽管有各种各样的结构，但归纳起来，有以下两类：

（1）滑柱式钻模 按夹紧部位的结构，滑柱式钻模分为偏心夹紧和齿轮齿条带锥面夹紧两种。前者结构简单，使用方便；但滑柱的升降量小，通用性稍差。图9⁃55a为偏心夹紧滑柱式钻模。齿轮齿条带锥面夹紧的滑柱式钻模，如图9⁃55b所示，滑柱的升降量比较大，有一定的通用性，但结构比较复杂。

图9⁃55 滑柱式钻模

a）偏心夹紧的滑柱式钻模 b）齿轮齿条带锥面夹紧的滑柱式钻模

上述两种钻模通常用来钻中法兰螺栓孔，如果钻后需攻螺纹，则需更换钻模板或快换钻套，并采用图9⁃56所示的攻螺纹安全夹头。

滑柱式钻模也可以用来钻两端法兰螺栓孔。这种钻模常用于DN100以下的阀体钻孔。

（2）平板式钻模 这种钻模结构简单，应用最广，如图9⁃57所示。此种钻模对DN大、小阀体的端法兰或中法兰均能适用。

钻端法兰螺栓孔时，阀体以端法兰定位，并在工作台上夹紧。钻中法兰螺栓孔时，除钻模板外，还配有支架，以便支承阀体。钻模板在阀体上的定位有两种方法：公称尺寸DN小的阀体采用找正工具，即将找正工具上的两平行边分别对在法兰面上和钻模板的削边处，对平即可。另一种方法是对线。

如果阀体材料为18—8型奥氏体不锈钢，加工中法兰螺纹孔的难度就比较大。因为，这种钢塑性大，韧性高、导热性差，高温力学性能好，易加工硬化，而不利于切削。若用标准丝锥攻制，不仅效率低，而且丝锥寿命短，不能适用生产要求。

经过工人和技术人员在生产中反复试验和实践，改进了丝锥的结构，已使之完全适应了奥氏体不锈钢螺纹的攻制。

图9⁃56 攻螺纹安全夹头

1—莫氏锥柄 2—平键 3—封盖 4—外套 5—摩擦片 6—垫片 7—丝锥接头

图9⁃57 平板式钻模

a）用于中法兰钻孔 b）用于端法兰钻孔

攻制奥氏体不锈钢螺纹用的丝锥基本结构与普通丝锥相同，所不同的是：

1）切削部分的长度和导角。从丝锥的基本结构来看，在槽数和螺距P不变的情况下，导角φ越大，丝锥的切削长度就越小，因此，单齿切深也就相对地增大。这对攻制奥氏体不锈钢螺纹是很不利的，容易造成崩齿或折断。因此，加工奥氏体不锈钢用的丝锥导角φ应该比普通丝锥小些。

2）校准部分和导锥。校准部分的长度不宜过长。因为奥氏体不锈钢的韧性高，如果校准部分太长，就会在攻制过程中加剧与螺孔壁的摩擦，刮坏加工表面，甚至使丝锥在螺孔中咬死。因此攻制奥氏体不锈钢用的丝锥校准部分应较普通丝锥短一些，一般有4～5个螺距即可，为了减少摩擦，丝锥校准部分的螺纹截面形状上做成倒锥，一般在100mm长度上为0.05～0.10mm。

3）容屑槽数。在其他条件相同的情况下，容屑槽数与每齿切深成反比。丝锥槽数越多，每齿切深就越小。这样不易崩齿，螺纹表面粗糙度Ra值就越小，所以一般机用丝锥直径6～27mm的均采用四个槽，直径大于30mm的采用六个槽。

4）前角和后角。由于奥氏体不锈钢韧性大，丝锥前角必须相应增大，否则切削力将显著增加，并使螺纹表面粗糙度Ra值增大。加工奥氏体不锈钢螺纹用的手动丝锥前角γ一般采用20°，机用丝锥前角采用15°～20°。

丝锥的后角分切削部分的后角和螺纹截形的后角，加工奥氏体不锈钢时，一般切削部分的后角α为8°～10°，螺纹截形的后角为0°30′。

用改进后的丝锥攻制奥氏体不锈钢螺纹的效果比普通丝锥好。不仅效率高，螺纹表面粗糙度也大大改善，而且丝锥的耐用度也有所提高。

攻制奥氏体不锈钢螺纹时应注意到：由于奥氏体不锈钢材料的韧性大，螺纹的收缩量比普通碳素钢要大。因此，攻制奥氏体不锈钢螺纹前预加工孔的尺寸要比攻普通碳素钢螺纹前的预加工孔要大一些。一般预制孔的尺寸等于螺纹公通尺寸减去一个螺矩P。其公差为6H级。此外，要及时修磨丝锥，保持切削刀锋利。如果用刃口已经变钝或塌角的丝锥攻制，会使加工表面粗糙度恶化，切削力增加，甚至损坏丝锥。攻螺纹时，丝锥必须放平稳，向下攻，如果丝锥倾斜攻入，刀齿受力不均，必然会使丝锥崩齿或折断。机动攻螺纹要用安全夹头，手动攻螺纹用力要均匀，及时注意切削力的变化，若发现攻不动或发生嗄嗄声，要缓慢地将丝锥倒出，把切屑清理干净，查明丝锥确无毛病，然后再攻。机动攻制螺纹时，切削速度不宜过高，一般为2～3m/min。攻制奥氏体不锈钢螺纹时，应保证足够的切削液，使切屑能及时冲掉。

大批生产法兰螺栓孔或螺纹孔，通常在多轴钻床或专用机床上加工。

加工螺栓孔的多轴钻床，有单面、双面和三面三种形式。用得比较广泛的是后两种。

图9⁃58为卧式双面16轴组合钻床，用于加工公称尺寸DN50～DN150阀体两端法兰螺栓孔。如果更换夹具和模板还可以加工中法兰的螺栓孔。此机床加工效率高。加工不同尺寸的阀体，只需更换模板和钻头，并进行适当的调整。

图9⁃59为三面组合多轴钻床，用于加工公称尺寸DN150～DN250阀体三法兰螺栓孔。加工时以三法兰外径为定位基准，安装在带有三个V形铁的夹具上。为便于工件装卸，夹具不直接安装在工作台上，而是安装在拖板上。这种拖板的结构与图9⁃28相同。

图9⁃58 卧式双面16轴组合钻床

图9⁃59 三面组合多轴钻床

当螺栓孔直径超过34mm时，采用分段方式钻孔，即根据每个法兰的孔数，采取长短钻头各半的方法进行钻孔，使同时钻削的孔数减少一半，以减轻机床的负荷。这种机床加工效率高，一般钻Z40Y—40，DN200的阀体三法兰螺栓孔约11min。

图9⁃60为简易多轴攻螺纹机床。用于DN125以下阀体中法兰螺纹孔的加工。

此机床由减速箱、滑动板、床身和模板组成。加工时工件安装在滑动板中的定位块上，并用尾座上的螺杆顶紧。然后将滑板推向左边引进丝锥。当丝锥攻入孔内，由于切削力的作用拉动滑动板继续向左移动，直至攻到丝孔的要求深度，在限位开关的作用下丝锥反转迫使滑动板反向移动，退出丝锥。

这种多轴攻螺纹机床结构简单，操作方便，加工效率高。

图9⁃60 多轴攻螺纹机床

1—减速箱 2—模板 3—丝锥 4—活动弯板 5—导向板 6—顶紧螺杆 7—尾座