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    一种 阀门 密封 硬化 加工 设备
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    摘要
    申请专利号:

    CN201610778613.7

    申请日:

    2016.08.30

    公开号:

    CN106191726A

    公开日:

    2016.12.07

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C22F 1/10申请日:20160830|||公开
    IPC分类号: C22F1/10 主分类号: C22F1/10
    申请人: 南京国际船舶设备配件有限公司
    发明人: 陈文彬; 李翔; 丁国娣
    地址: 211121 江苏省南京市江宁区湖熟镇灵顺北路276号
    优先权:
    专利代理机构: 南京苏科专利代理有限责任公司 32102 代理人: 姚姣阳
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610778613.7

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.04.27|||2017.01.04|||2016.12.07

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种阀门密封面辊轧硬化加工设备,包括平面呈L形的机架,所述机架的内部固定有动力转台,所述动力转台的上部通过固定件固定有工件,所述工件的杆部与垂直移动工作台相连接;所述垂直移动工作台设置于动力转台的后侧,所述动力转台的右侧通过支架固定安装有滑动工作台,且所述动力转台位于垂直移动工作台及滑动工作台中心线垂直交叉点;所述滑动工作台的上表面通过底座安装有辊轧头部件,所述辊轧头部件的上方安装有压紧油缸,所述压紧油缸通过其两侧安装的钢板与机架连成为一体,形成一个封闭的受力框架;所述加工设备的一侧设有控制装置及液压装置。本发明能够对阀门密封面进行辊轧,使阀门密封面堆焊合金产生变形强化,显著提高了密封面硬度,有效提高了阀门类产品的质量及使用寿命。

    权利要求书

    1.一种阀门密封面硬化加工设备,其特征在于:包括平面呈L形的机架,所述机架的内
    部固定有动力转台,所述动力转台的上部通过固定件固定有工件,所述工件的杆部与垂直
    移动工作台相连接;所述垂直移动工作台设置于动力转台的后侧,所述动力转台的右侧通
    过支架固定安装有滑动工作台,且所述动力转台位于垂直移动工作台及滑动工作台中心线
    垂直交叉点;所述滑动工作台的上表面通过底座安装有辊轧头部件,所述辊轧头部件的上
    方安装有压紧油缸,所述压紧油缸通过其两侧安装的钢板与机架连成为一体,形成一个封
    闭的受力框架;所述加工设备的一侧设有控制装置及液压装置。
    2.根据权利要求1所述的阀门密封面硬化加工设备,其特征在于:所述动力转台包括固
    定于动力转台上端的夹具,所述夹具通过传动轴系与设置于动力转台底部的回转油缸相连
    接,通过回转油缸提供动力带动夹具进行旋转;在回转油缸的一侧安装有永磁同步电机,所
    述永磁同步电机的输出轴上安装有齿轮副,所述齿轮副为一组减速齿轮,包括主动齿轮及
    与该主动齿轮相互啮合的从动齿轮。
    3.根据权利要求1所述的阀门密封面硬化加工设备,其特征在于:所述垂直移动工作台
    包括一组具有滑槽的直线导轨,所述直线导轨安装于在侧床身的正面,所述直线导轨上设
    有沿其滑槽上下滑动的滑动支架,所述滑动支架的上平面,与旋转工作台中心对应的位置
    安装有液压中心架;所述滑动支架的后侧装有活塞杆接头支架,通过所述活塞杆接头支架
    与升降油缸相连接。
    4.根据权利要求1所述的阀门密封面硬化加工设备,其特征在于:所述滑动工作台包括
    安装于机架上的工作滑台,所述工作滑台的台面与机架的立柱形成一个呈锐角的倾角,所
    述倾角的角度为30°所述工作滑台的末端设有伺服电机,通过伺服电机驱动调节滑动工作
    台的工作位置。
    5.根据权利要求1所述的阀门密封面硬化加工设备,其特征在于:所述辊轧头部件包括
    安装于滑动工作台上部的底座,所述底座的一侧固定有滚压头架滑座,所述滚压头架滑座
    的上部装有伺服油缸连接支架,所述连接支架固定连接有伺服油缸,所述伺服油缸与机座
    在同一水平面内互相垂直,所述伺服油缸通过伺服油缸活塞杆螺纹连接有杆接头;所述滚
    压头架滑座内设有矩形滑槽,所述滑槽内上下滑动有安装于滚压头架滑座上的滚压头安装
    支架;所述滚压头安装支架的下部安装有U形滚轮支架,所述滚轮支架内安装有滚轮组件;
    滚轮组件包括U形滚轮支架两侧固定的滚轴安装孔,所述滚轴安装孔内设有滚轴,所述滚轴
    上依次安装有防转动压板、滚轮及衬套;所述滚轮内孔依次安装有圆柱滚子轴承、轴承隔
    圈,所述圆柱滚子轴承的两端通过连接件固定安装有轴承盖板,所述轴承盖板内装有挡油
    圈,所述滚轮在滚轴内自由旋转。
    6.根据权利要求5所述的阀门密封面硬化加工设备,其特征在于:所述伺服油缸通过比
    例阀、压力传感器及位移传感器进行闭环控制,所述闭环控制为伺服油缸驱动辊轧头接触
    工件表面,当一个初始压力达到设定值后,油缸以设定的加载速率加载;当辊轧使辊轧表面
    达到规定的塑性变形既辊轧深度后停止加载并保压至规定时间。
    7.根据权利要求5所述的阀门密封面硬化加工设备,其特征在于:所述滚轮的工作面为
    具有夹角的锥形,所述夹角的角度为60°~90°;所述滚轮与工件表面相契合,产生塑性变形,
    使工件表面形成环形凹槽;根据滚轮的不同位置,所述工件表面形成一组具有同心圆的辊
    轧环槽。
    8.根据权利要求1所述的阀门密封面硬化加工设备,其特征在于:所述控制装置用于设
    备加工过程的控制,包括开关柜及操作台,所述开关柜内安装有工控机及PLC控制系统,所
    述工控机的外部设置有显示器及控制面板;所述工控机通过工业总线与PLC控制系统通讯
    连接,所述PLC控制系统内建立有工件辊扎参数信息,与加工设备内的液压系统、动力转台、
    垂直移动工作台、滑动工作台、辊轧头部件、位移传感器、压力传感器、门禁传感器控制通讯
    连接;所述操作台设置于开关柜的一侧,通过支架固定于所述机架的外部,所述操作台面板
    上设有若干个指令输入按钮,通过各指令输入按钮输入单个操作指令对加工设备进行控
    制。
    9.根据权利要求1所述的阀门密封面硬化加工设备,其特征在于:所述液压装置包括为
    系统提供压力的液压泵站,所述液压泵站内集成有液压控制元件,通过管路分别与垂直移
    动油缸、液压中心架油缸、液压动力卡盘回转油缸、移动滑台夹紧油缸及辊轧机伺服油缸相
    连接。
    10.根据权利要求1所述的阀门密封面硬化加工设备,其特征在于:所述机架的外侧设
    有隔离防护装置,所述隔离防护装置为半封闭滑动式,包括罩板,所述罩板与安装于基座上
    的导轨滑动连接。

    说明书

    一种阀门密封面硬化加工设备

    技术领域

    本发明涉及一种加工设备,具体的说是一种用于对阀门密封面进行辊轧使其硬度
    提高的加工设备,属于辊轧设备技术领域。

    背景技术

    阀门广泛应用于工业生产、交通运输、管道输送、核电等各个领域,由于特定的工
    作环境,如内燃机进排气阀门、管道输送化学品用阀门,这种阀门的工作环境恶劣,通常使
    用在高温及具有腐蚀性的流体介质中,因此这种阀门失效形式主要是因密封面磨损、腐蚀
    等造成的。

    阀门的密封形式通常为平面或锥面密封,为提高阀门的寿命及工作稳定性,这种
    阀门通常在其密封面需堆焊耐蚀、耐高温合金。目前普遍使用的技术是在阀面密封面上堆
    焊Stellite(钴基)、Colmonoy(镍基)等合金,上述合金以共晶碳化物作为强化相,合金本身
    具有较高的硬度,因此能显著提高阀面的使用寿命及工作稳定性。但上述合金也有不足之
    处,一方面由于焊接缺陷如疏松、气孔、未熔合等降低了堆焊层的质量;另一方面由于合金
    本身硬度高,因此合金本身的脆性大,使用中在热应力、机械应力及焊接残余应力的共同作
    用下,堆焊层易产生裂纹,从而使阀门提早失效,严重时会导致重大事故。

    随着材料科学的发展,以金属间化合物为强化相的耐蚀、耐高温合金不断得到开
    发,并得到广泛使用。这类合金的耐蚀性更好,缺点是基体硬度较低。以Inconel718为例,其
    常态硬度为200~240HV,但通过变形强化,并通过适当的热处理,其硬度可达到540~580HV。
    因此,这类合金的应用为提高阀门质量及使用寿命提供了广阔的前景。

    发明内容

    本发明所要解决的技术问题,是克服现有技术的缺点,提供一种结构合理、性能稳
    定,通过塑性变形使之强化,能够有效提高阀门密封面硬度,从而提高阀门质量及使用寿命
    的阀门密封面硬化加工设备。

    为了解决以上技术问题,本发明提供一种阀门密封面硬化加工设备,包括平面呈L
    形的机架,所述机架的内部固定有动力转台,所述动力转台的上部通过固定件固定有工件,
    所述工件的杆部与垂直移动工作台相连接;所述垂直移动工作台设置于动力转台的后侧,
    所述动力转台的右侧通过支架固定安装有滑动工作台,且所述动力转台位于垂直移动工作
    台及滑动工作台中心线垂直交叉点;所述滑动工作台的上表面通过底座安装有辊轧头部
    件,所述辊轧头部件的上方安装有压紧油缸,所述压紧油缸通过其两侧安装的钢板与机架
    连成为一体,形成一个封闭的受力框架;所述加工设备的一侧设有控制装置及液压装置。

    本发明进一步限定的技术方案是:前述的阀门密封面硬化加工设备,动力转台包
    括固定于动力转台上端的夹具,所述夹具通过传动轴系与设置于动力转台底部的回转油缸
    相连接,通过回转油缸提供动力带动夹具进行旋转;在回转油缸的一侧安装有永磁同步电
    机,所述永磁同步电机的输出轴上安装有齿轮副,所述齿轮副为一组减速齿轮,包括主动齿
    轮及与该主动齿轮相互啮合的从动齿轮。

    进一步的,前述的阀门密封面硬化加工设备,所述垂直移动工作台包括一组具有
    滑槽的直线导轨,所述直线导轨安装于在侧床身的正面(沿Z轴),所述直线导轨上设有沿其
    滑槽上下滑动的滑动支架,所述滑动支架的上平面,与旋转工作台中心对应的位置安装有
    液压中心架;所述滑动支架的后侧装有活塞杆接头支架,通过所述活塞杆接头支架与升降
    油缸相连接。

    进一步的,前述的阀门密封面硬化加工设备,滑动工作台包括安装于支架上的工
    作滑台,所述工作滑台的台面与支架的立柱形成一个呈锐角的倾角,所述倾角的角度为
    30°,所述工作滑台的末端设有伺服电机,通过伺服电机驱动调节滑动工作台的工作位置。

    进一步的,前述的阀门密封面硬化加工设备,辊轧头部件包括安装于滑动工作台
    上部的底座,所述底座的一侧固定有滚压头架滑座,所述滚压头架滑座的上部装有伺服油
    缸连接支架,所述连接支架固定连接有伺服油缸,所述伺服油缸与机座在同一水平面内互
    相垂直,所述伺服油缸通过伺服油缸活塞杆螺纹连接有杆接头;所述滚压头架滑座内设有
    矩形滑槽,所述滑槽内上下滑动有安装于滚压头架滑座上的滚压头安装支架;所述滚压头
    安装支架的下部安装有U形滚轮支架,所述滚轮支架内安装有滚轮组件;滚轮组件包括U形
    滚轮支架两侧固定的滚轴安装孔,所述滚轴安装孔内设有滚轴,所述滚轴上依次安装有防
    转动压板、滚轮及衬套;所述滚轮内孔依次安装有圆柱滚子轴承、轴承隔圈,所述圆柱滚子
    轴承的两端通过连接件固定安装有轴承盖板,所述轴承盖板内装有挡油圈,所述滚轮在滚
    轴内自由旋转。

    进一步的,前述的阀门密封面硬化加工设备,伺服油缸通过比例阀、压力传感器及
    位移传感器进行闭环控制,所述闭环控制为伺服油缸驱动辊轧头接触工件表面,当一个初
    始压力达到设定值后,油缸以设定的加载速率加载;当辊轧使辊轧表面达到规定的塑性变
    形既辊轧深度后停止加载并保压至规定时间。

    进一步的,前述的阀门密封面硬化加工设备,滚轮的工作面为具有夹角的锥形,所
    述夹角的角度为60°~90°;所述滚轮与工件表面相契合,产生塑性变形,使工件表面形成环
    形凹槽;根据滚轮的不同位置,所述工件表面形成一组具有同心圆的辊轧环槽。

    进一步的,前述的阀门密封面硬化加工设备,控制装置用于设备加工过程的控制,
    包括开关柜及操作台,所述开关柜内安装有工控机及PLC控制系统,所述工控机的外部设置
    有显示器及控制面板;所述工控机通过工业总线与PLC控制系统通讯连接,所述PLC控制系
    统内建立有工件辊扎参数信息,与加工设备内的液压系统、动力转台、垂直移动工作台、滑
    动工作台、辊轧头部件、位移传感器、压力传感器、门禁传感器控制通讯连接;所述操作台设
    置于开关柜的一侧,通过支架固定于所述机架的外部,所述操作台面板上设有若干个指令
    输入按钮,通过各指令输入按钮输入单个操作指令对加工设备进行控制。

    进一步的,前述的阀门密封面硬化加工设备,液压装置包括为系统提供压力的液
    压泵站,所述液压泵站内集成有液压控制元件,通过管路分别与垂直移动油缸、液压中心架
    油缸、液压动力卡盘回转油缸、移动滑台夹紧油缸及辊轧机伺服油缸相连接。

    进一步的,前述的阀门密封面硬化加工设备,机架的外侧设有隔离防护装置,所述
    隔离防护装置为半封闭滑动式,包括罩板,所述罩板与安装于基座上的导轨滑动连接。

    本发明的有益效果是:本发明提供的阀门密封面硬化加工设备能够对阀门密封面
    进行辊轧,使阀门密封面堆焊合金产生变形强化,显著提高了密封面硬度,有效提高了阀门
    类产品的质量及使用寿命。并且,由于辊轧使堆焊层组织致密,疏松、气孔等焊接缺陷得以
    焊合,提高了堆焊层的内部质量,其表面的压应力可以抵消工作时的拉应力,可有效降低堆
    焊层的开裂倾向,因此产品的可靠性、稳定性进一步提高。

    本发明的动力转台采用变频器驱动,不同大小工件加工的线速度恒定,辊轧头采
    用闭环控制,加载速率、辊轧深度、保压时间等工艺参数可精确控制,不同工件的工艺参数
    可以保持,调研方便。因此,该工艺装备操作简便,工艺的可靠性及稳定性高。进而提高了产
    品质量的稳定性及可靠性。

    本发明的技术也能用于其它有类似工艺要求的产品,应用前景广阔,具有较好的
    市场推广价值 。

    附图说明

    图1为本发明的结构示意图。

    图2为本发明的侧视图。

    图3为本发明的动力转台结构示意图。

    图4为本发明的辊轧头部件结构示意图。

    图5为本发明的辊轧头部件的侧视图。

    图6为本发明的结构布局图。

    图7为本发明的辊轧示意图。

    具体实施方式

    本实施例提供的一种阀门密封面硬化加工设备,结构如图1至图7所示:包括机架
    1、动力转台2、垂直移动工作台3、滑动工作台4、辊轧头部件5、压紧油缸6、液压泵站、电气控
    制系统及隔离防护装置。

    其中,机架为一个平面呈L形的焊接结构件,其结构强度能承载设备工作时的最大
    载荷。

    而在机架的内部固定有动力转台,该包括夹具21、动力卡盘座22、主动齿轮23、从
    动齿轮24、永磁同步电机25、旋转动力轴26、回转油缸拉杆27、防回转支架28及动力回转油
    缸29。其中,动力卡盘座的上部则通过连接件安装有夹具,本实施例中选用的夹具为三爪自
    定心液压卡盘,用于夹持工件14盘部,驱动工件转动,而工件的杆部则与垂直移动工作台相
    连接。同时,该夹具通过旋转动力轴与设置于动力转台底部的回转油缸相连接,而回转油缸
    底部一侧还安装有防回转支架,以防止动力回转随之同步旋转。旋转动力轴包括主传动轴,
    上部有连接法兰、推力轴承,中间装有齿轮,下部装有滚珠轴承。其中端安装有齿轮副,该齿
    轮副为一组减速齿轮,包括主动齿轮及与该主动齿轮相互啮合的从动齿轮,其中主动齿轮
    的一侧与永磁同步电机的输出端相连接;从动齿轮通过推力轴承的连接,安装于旋转动力
    轴上,旋转动力轴上部的连接法兰,以固定动力卡盘之用。同时,为获得所需的转台转速,齿
    轮副的传动比为23:96。永磁同步电机则通过变频调速,电机转速范围为300~1500rpm。在旋
    转动力轴的中部还安装有动力回转油缸拉杆,动力回转油缸拉杆上端与动力卡盘碶齿连
    接,动力回转油缸拉杆下端与动力回转油缸相连接。

    垂直移动工作台包括一组(两根)具有滑槽的直线导轨,该直线导轨安装于在侧床
    身的正面,直线导轨上设有沿其滑槽上下滑动的滑动支架,滑动支架的上平面,与旋转工作
    台中心对应的位置安装有液压中心架31;滑动支架的后侧装有活塞杆接头支架,通过活塞
    杆接头支架与升降油缸32相连接,以驱动滑动支架沿直线导轨滑行。

    动力转台的右侧通过支架固定安装有滑动工作台,滑动工作台包括安装于支架上
    的工作滑台,该工作滑台为NC-YHJ40-400的标准工作滑台。且工作滑台的台面与支架的立
    柱形成倾角,该角度与阀门密封面角度一致,角度为30°,工作滑台的末端设有伺服电机41,
    通过伺服电机驱动调节滑动工作台的工作位置。

    同时,动力转台位于垂直移动工作台及滑动工作台中心线垂直交叉点。

    在滑动工作台的上表面通过底座511安装有辊轧头部件,包括固定于底座一侧的
    滚压头架滑座56, 滚压头架滑座的外部安装有滚压头架滑座盖57,而滚压头架滑座的上部
    通过连接支架52设有伺服油缸58,伺服油缸与机座在同一水平面内互相垂直。滚压头架滑
    座内设有矩形导向槽,伺服油缸通过伺服油缸活塞杆螺纹连接有杆接头55。一个滚压头安
    装架59装于滑架座内,滚压头安装架中部设计成矩形,在伺服油缸驱动下可沿导向滑槽上
    下滑动;滚压头安装支架的上部为圆柱体,圆柱体的端部套接有法兰53,圆柱体上安装有卡
    环槽,卡环槽内安装有卡环54,通过卡环、法兰与伺服油缸杆接头连接;滚压头安装支架的
    中部为矩形滑块,在滚压头架滑座滑槽内上下滑动;滚压头安装支架的下部为U形滚轮支
    架,滚轮支架内安装有滚轮组件。油缸工作压力通过滚压头安装架加载于滚轮,驱动滚轮下
    行,滚轮垂直作用于工件表面,回程时通过卡环带动滚压头安装架上行。滚轮组件包括U形
    滚轮支架两侧固定的滚轴安装孔,滚轴安装孔内设有滚轴,滚轴上依次安装有防转动压板、
    滚轮轴及衬套;滚轮内孔依次安装有圆柱滚子轴承、轴承隔圈,圆柱滚子轴承的两端通过连
    接件固定安装有轴承盖板,轴承盖板内装有挡油圈,滚轮51在滚轴内自由旋转。滚压时,工
    件转动带动滚轮旋转。滚轮的工作面为具有夹角的锥形,夹角的角度为90°。滚轮与工件表
    面相契合,在加载压力作用下产生塑性变形,使工件表面形成环形凹槽;并根据滚轮的不同
    位置,使工件表面形成一组具有同心圆的辊轧环槽。。

    该伺服油缸通过比例阀、压力传感器及位移传感器进行闭环控制:为伺服油缸驱
    动辊轧头接触工件表面,当一个初始压力达到设定值后,油缸以设定的加载速率加载;当辊
    轧使辊轧表面达到规定的塑性变形既辊轧深度后停止加载并保压至规定时间。

    辊轧头部件的上方安装有压紧油缸,通过固定于压紧油缸两侧的各一块钢板与机
    体连接,形成一个封闭的受力框架。压紧油缸在辊轧头辊轧时施加一个20吨的压力,用于抵
    消辊轧头部件承受的反作用力。油缸压力加载在辊轧头部件上,通过滑动工作台传递至机
    体,卸荷于封闭的受力框架。

    加工设备的一侧还设有控制装置及液压装置??刂谱爸糜糜谏璞讣庸す痰目?br />制,包括开关柜及操作台,开关柜内安装有工控机及PLC控制系统,工控机的外部设置有显
    示器及控制面板;工控机通过工业总线与PLC控制系统通讯连接, PLC控制系统内建立有工
    件辊扎参数信息,与加工设备内的液压系统、动力转台、垂直移动工作台、滑动工作台、辊轧
    头部件、位移传感器、压力传感器、门禁传感器控制通讯连接;操作台则设置于开关柜的一
    侧,通过支架固定于所述机架的外部,在操作台的面板上还设有若干个指令输入按钮,通过
    各指令输入按钮输入单个操作指令对加工设备进行控制。液压装置包括为系统提供压力的
    液压泵站,该液压泵站内集成有液压控制元件,通过管路分别与垂直移动油缸、液压中心架
    油缸、液压动力卡盘回转油缸、移动滑台夹紧油缸及辊轧机伺服油缸相连接。

    本实施例的工作过程为:

    首先通过操作控制装置,接通电源,并启动泵站。

    将工件安装于动力转台的夹具上,在操作台锁夹动力卡盘。通过升降油缸调节液
    压中心架位置,使中心架收紧。通过伺服电机移动工作滑台以调整辊轧头工作位置,关闭防
    护门。此时工作滑台、辊轧头回至起始位置。

    在工控机的键盘输入产品型号、工号、加工数量等产品特征字段及工艺参数,或直
    接调用已储存至工控机内部的工作程序。

    打开启动开关,启动设备,动力转台带动工件旋转,滑动工作台移动至工作位置,
    压紧油缸加载,伺服油缸驱动辊轧头下行,滚轮接触工件,带动滚轮转动。当一个初始压力
    达到设定值后,会在工件表面留下一个轻微的压痕。此时可设定设备停止工作,压紧油缸泄
    压,工作滑台及辊轧头回起始位置。接着可以打开防护门,对压痕位置进行检查,通过键盘
    可修正滑台工作位置参数。

    启动设备,按上一步动作顺序,当一个初始压力达到设定值后,伺服油缸驱动辊轧
    头按一定的加载速率进行加载,当辊轧使辊轧表面达到规定的塑性变形(辊轧深度)后停止
    加载并保压至规定时间。此时在辊轧面形成一个环形凹槽。

    完成第一道辊轧后,压紧油缸泄压,辊轧头抬起,通过伺服电机设备自动调整辊轧
    头位置,进行第二道辊轧,直至完成整个密封面的辊轧。这样在密封面位置形成一组辊轧的
    同心圆凹槽。

    加工完一个工件后,压紧油缸泄压,滑台及辊轧头退回起始位置,设备停止转动。
    在操作台操控松开液压中心架、松开动力卡盘,打开防护门,取出工件。

    经过辊轧的工件,通过适当的机械加工,去除辊轧凹槽,形成光滑的密封面。经过
    实际装机对比,采用辊轧硬化工艺的阀门,相比普通堆焊合金阀门其使用寿命可提高1~2
    倍。

    除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形
    成的技术方案,均落在本发明要求的?;し段?。

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    本文标题:一种阀门密封面硬化加工设备.pdf
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