阀体进出口连接法兰机械加工自动流水线技术领域
本发明涉及阀体加工自动化设备，具体涉及一种阀体进出口连接法兰机械加工自
动流水线。
背景技术
阀体是阀门的主要部件，一些大型的闸阀阀体、截止阀阀体是先铸造成型，然后再
对阀体坯件进行机械加工，以达到设计要求。阀体上需要机械加工的部位有：如图11所示，
阀体上设有安装阀杆支架的连接座和阀体进出口连接法兰，需要加工的部位有连接座端
面、沉孔、环形槽以及连接座法兰上的螺栓连接通孔，另外还需要对阀体进出口连接法兰上
的法兰端面A、法兰下沉端面B以及通孔C部位进行机械加工。上述加工部位通常采用普通的
车床、铣床、钻床、镗床等机床，由于各个机床都是独立的，在加工时需要进行多次装卡，而
且还需要镗孔和铣槽，难以保证连接座上各加工部位的形位公差，造成阀杆支架与阀体装
配后阀杆中心偏差较大，产品质量不易控制，使得阀门在使用过程中出现卡死、偏磨等诸多
问题。同时也难以形成自动化流水线生产，加工效率低。对于阀体上连接座部位的加工，本
申请人于2016年10月9日提出了一种阀体机械加工自动化流水线的专利申请，申请号为
201610876950.X，该阀体机械加工自动化流水线采用PLC控制，能够对阀体自动输送、装卡、
按次序加工出阀体上连接座的各加工部位，由于采用一次性装卡流水线加工，保证了加工
精度，阀体质量易控制，提高了加工效率。上述专利申请不能对阀体进出口连接法兰进行加
工，仍然需要采用普通的车床、铣床、钻床和镗床等机床对阀体进出口连接法兰进行加工，
使得阀体不能在自动生产线上一次性完成所有的机械加工部位，因此，本发明提出一种与
上述阀体机械加工自动化流水线相衔接的阀体进出口连接法兰机械加工自动流水线。
发明内容
为了解决现有的普通机床加工阀体上进出口连接法兰需要进行多次装卡、形位公
差难以保证、阀体质量不易控制及加工效率低的问题，本发明提供一种阀体进出口连接法
兰机械加工自动流水线，该阀体进出口连接法兰机械加工自动流水线采用PLC控制，能够对
阀体自动输送、装卡、按次序加工出阀体上进出口连接法兰的各加工部位，保证了加工精
度，阀体质量易控制，提高了加工效率，本发明与加工阀体上连接座的阀体机械加工自动化
流水线配套使用能够一次性完成阀体上所有的机械加工部位。
本发明的技术方案是：该阀体进出口连接法兰机械加工自动流水线，包括床身、数
控滑台及气动升降偏转夹具，所述数控滑台的一侧设有气动机械手及滑移架，气动机械手
安装在滑移架上并能够上下升降和水平移动，所述床身的两侧依次设有对称的端面铣削动
力头、对称的镗端面动力头及对称的钻孔动力头，端面铣削动力头上安装有铣削法兰端面A
的铣刀盘，镗端面动力头上安装有镗削法兰下沉端面B的镗刀；钻孔动力头上安装有钻通孔
C的钻头，钻孔动力头固定在转盘上，钻头贯穿转盘并与转盘之间设有间隙，所述转盘与分
度头相连接，所述转盘由气动卡紧机构卡紧；所述的数控滑台上安装有夹具座，夹具座上方
固定有定位平板，定位平板上设有相对的固定“V”形夹板和滑动“V”形夹板，固定“V”形夹板
和滑动“V”形夹板均与阀体连接法兰圆柱面相对应，滑动“V”形夹板由夹紧气缸驱动，固定
“V”形夹板的外侧夹具座上设有气动升降偏转夹具。
所述的气动升降偏转夹具包括套管、偏转套、压板及升降气缸，压板固定在偏转套
的上端，偏转套的下端连接升降气缸的活塞杆，偏转套位于套管内并能在套管内转动，套管
侧壁上固定有导向销，偏转套侧壁开有导向槽，导向槽由上段和下段的两个轴向直槽和中
段的螺旋槽组成，导向销位于导向槽内，压板能够压在阀体上方。
所述镗端面动力头包括电机、安装座、主轴及回转架，所述的主轴能够相对安装座
旋转，主轴上设有中心孔，回转架的一侧安装有镗刀架及进给气缸，镗刀架能够相对回转架
沿径向滑动，进给气缸沿径向设置，镗刀架与进给气缸的活塞杆相连；回转架的另一侧设有
贯穿中心孔的中心轴，中心轴的伸出端上安装有无限回转供气座，所述的中心轴内部及回
转架内部设有第一气孔和第二气孔，第一气孔和第二气孔的一端与进给气缸相通，第一气
孔和第二气孔的另一端与无限回转供气座相通。
所述无限回转供气座包括座体、左端盖及右端盖，左端盖与座体之间设有密闭的
第一空腔，座体内设有密闭的第二空腔，第一气孔与第一空腔相通，第二气孔与第二空腔相
通，第一空腔和第二空腔分别连接换向阀的进气端和回气端。
所述分度头包括分度头座、转轴及伺服电机，转轴安装在分度头座内并能转动，伺
服电机与转轴之间通过齿形带传动，转轴与转盘相连接。
所述气动卡紧机构包括上夹钳及下夹钳，上夹钳及下夹钳的一端同铰接点铰接在
固定座上，上夹钳及下夹钳的另一端分别铰接上连杆及下连杆，上连杆及下连杆同铰接点
铰接在连接块上，所述连接块与夹紧气缸的活塞杆相连，夹紧气缸固定在固定座上。
所述上夹钳及下夹钳的内壁均固定有橡胶衬垫。
每组钻孔动力头为4个且周向均匀设置在转盘上。
所述滑移架上安装有运送气缸，运送气缸的活塞杆与气动机械手相连。
所述端面铣削动力头安装在滑座上，滑座与调节丝杠相连。
本发明具有如下有益效果：由于采取上述技术方案，滑移架安装在阀体连接座机
械加工的夹具上方，气动机械手的下端夹持顶尖与阀体的中心线对应，当阀体连接座最后
一道工序加工完后，夹具松开，气动机械手将阀体提起，在阀体自重作用下，阀体上的连接
座自动朝下，气动机械手将阀体输送到夹具座上方并将阀体放在定位平板上，然后气动机
械手升起，夹紧气缸推动滑动“V”形夹板将阀体夹紧，在固定“V”形夹板和滑动“V”形夹板的
作用下，阀体自动对准中心，再由气动升降偏转夹具将阀体上方压紧，自动装夹完成。数控
滑台移动到端面铣削动力头，使阀体经过端面铣削动力头，完成阀体两端的连接法兰端面A
的铣削加工，数控滑台移动至镗端面动力头处时停止，对阀体两端的法兰下沉端面B同时进
行镗削加工，加工结束后，数控滑台再移动至钻孔动力头处停止，对对阀体两端的法兰进行
钻孔，由分度头进行分度，直至加工完通孔C，钻孔前转盘由气动卡紧机构卡紧能够避免钻
孔动力头产生振动，有效保证了钻孔质量。本发明采用PLC控制，能够对阀体自动输送、装
卡、按次序加工出阀体上进出口连接法兰的各加工部位，保证了加工精度，阀体质量易控
制，提高了加工效率，本发明与加工阀体上连接座的阀体机械加工自动化流水线配套使用
能够一次性完成阀体上所有的机械加工部位。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图。
附图2是图1中A-A结构剖视图。
附图3是图1中B-B结构剖视图。
附图4是图1中C-C结构剖视图。
附图5是图4中无限回转供气座79的结构剖视图。
附图6是图4中镗刀10的安装结构示意图。
附图7是图1中D-D结构剖视图。
附图8是图1中气动卡紧机构14的结构示意图。
附图9是图1中气动升降偏转夹具3及阀体夹具的结构剖视图。
附图10是图9的俯视图。
附图11是本发明所加工的阀体的结构示意图。
附图12是本发明与阀体连接座的机械加工自动化流水线配套使用的结构示意图。
图中1-床身，2-数控滑台，3-气动升降偏转夹具，31-套管,32-偏转套,33-压板,
34-升降气缸,35-导向销,36-导向槽,37-轴向直槽,38-螺旋槽,4-气动机械手， 5-滑移架，
6-端面铣削动力头，7-镗端面动力头，71-电机，72-安装座，73-主轴，74-回转架，75-中心
孔，76-镗刀架，77-进给气缸，78-中心轴，79-无限回转供气座，791-座体，792-左端盖，793-
右端盖，794-第一空腔，795-第二空腔，710-第一气孔，711-第二气孔，8-钻孔动力头，9-铣
刀盘，10-镗刀，11-钻头，12-转盘，13-分度头，131-分度头座，132-转轴，133-伺服电机，
134-齿形带，14-气动卡紧机构，141-上夹钳，142-下夹钳，143-固定座，144-上连杆，145-下
连杆，146-连接块，147-夹紧气缸，148-橡胶衬垫，15-夹具座，16-定位平板，17-固定“V”形
夹板，18-滑动“V”形夹板，19-夹紧气缸，20-运送气缸，21-滑座，22-调节丝杠，A-法兰端面，
B-法兰下沉端面，C-通孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
由图1～图12所示，该阀体进出口连接法兰机械加工自动流水线，包括床身1 、数控滑
台2及气动升降偏转夹具3，所述数控滑台2的一侧设有气动机械手4及滑移架5，气动机械手
4安装在滑移架5上并能够上下升降和水平移动，所述床身1的两侧依次设有对称的端面铣
削动力头6、对称的镗端面动力头7及对称的钻孔动力头8，端面铣削动力头6上安装有铣削
法兰端面A的铣刀盘9，镗端面动力头7上安装有镗削法兰下沉端面B的镗刀10；钻孔动力头8
上安装有钻通孔C的钻头11，钻孔动力头8固定在转盘12上，钻头11贯穿转盘12并与转盘12
之间设有间隙，所述转盘12与分度头13相连接，所述转盘12由气动卡紧机构14卡紧；所述的
数控滑台2上安装有夹具座15，夹具座15上方固定有定位平板16，定位平板16上设有相对的
固定“V”形夹板17和滑动“V”形夹板18，固定“V”形夹板17和滑动“V”形夹板18均与阀体连接
法兰圆柱面相对应，滑动“V”形夹板18由夹紧气缸19驱动，固定“V”形夹板17的外侧夹具座
15上设有气动升降偏转夹具3。由于采取上述技术方案，滑移架5安装在阀体连接座机械加
工的夹具上方，气动机械手4的下端夹持顶尖与阀体的中心线对应，当阀体连接座最后一道
工序加工完后，夹具松开，气动机械手4将阀体提起，在阀体自重作用下，阀体上的连接座自
动朝下，气动机械手4将阀体输送到夹具座15上方并将阀体放在定位平板16上，然后气动机
械手4升起，夹紧气缸19推动滑动“V”形夹板18将阀体夹紧，在固定“V”形夹板17和滑动“V”
形夹板18的作用下，阀体自动对准中心，再由气动升降偏转夹具3将阀体上方压紧，自动装
夹完成。数控滑台2移动到端面铣削动力头6，使阀体经过端面铣削动力头6，完成阀体两端
的连接法兰端面A的铣削加工，数控滑台2移动至镗端面动力头7处时停止，对阀体两端的法
兰下沉端面B同时进行镗削加工，加工结束后，数控滑台2再移动至钻孔动力头8处停止，对
对阀体两端的法兰进行钻孔，由分度头13进行分度，直至加工完通孔C，钻孔前转盘12由气
动卡紧机构14卡紧能够避免钻孔动力头8产生振动，有效保证了钻孔质量。本发明采用PLC
控制，能够对阀体自动输送、装卡、按次序加工出阀体上进出口连接法兰的各加工部位，保
证了加工精度，阀体质量易控制，提高了加工效率，本发明与加工阀体上连接座的阀体机械
加工自动化流水线配套使用能够一次性完成阀体上所有的机械加工部位。
所述的气动升降偏转夹具3包括套管31、偏转套32、压板33及升降气缸34，压板33
固定在偏转套32的上端，偏转套32的下端连接升降气缸34的活塞杆，偏转套32位于套管31
内并能在套管31内转动，套管31侧壁上固定有导向销35，偏转套32侧壁开有导向槽36，导向
槽36由上段和下段的两个轴向直槽37和中段的螺旋槽38组成，导向销35位于导向槽36内，
压板33能够压在阀体上。夹紧时，升降气缸343驱动偏转套32下降，在螺旋槽38和导向销35
的作用下，偏转套32顺时针转动，轴向直槽37滑到导向销35位置时，偏转套32停止偏转并带
动压板33垂直下落并压在阀体上；松开时与夹紧过程相反。采用气动升降偏转夹具3能够实
现自动夹紧阀体，压板33能够偏转让开阀体的上方空间，利于气动机械手4输送阀体。
所述镗端面动力头7包括电机71、安装座72、主轴73及回转架74，所述的主轴73能
够相对安装座72旋转，主轴73上设有中心孔75，回转架74的一侧安装有镗刀架76及进给气
缸77，镗刀架76能够相对回转架74沿径向滑动，进给气缸77沿径向设置，镗刀架76与进给气
缸77的活塞杆相连；回转架74的另一侧设有贯穿中心孔75的中心轴78，中心轴78的伸出端
上安装有无限回转供气座79，所述的中心轴78内部及回转架74内部设有第一气孔710和第
二气孔711，第一气孔710和第二气孔711的一端与进给气缸77相通，第一气孔710和第二气
孔711的另一端与无限回转供气座79相通。工作时，镗刀架76上安装镗刀10，电机71带动主
轴73转动，中心轴78的一端与主轴73之间采用莫式锥度配合，中心轴78的另一端利用螺母
将中心轴78拉紧，使得中心轴78能够与主轴73同轴心连接，中心轴78带动回转架74随同主
轴73一起旋转；进给气缸77上的两个供气孔分别连通第一气孔710和第二气孔711，进给气
缸77工作使镗刀架76沿径向从外向内移动，镗刀10加工出法兰下沉端面B。
所述无限回转供气座79包括座体791、左端盖792及右端盖793，左端盖792与座体
791之间设有密闭的第一空腔794，座体791内设有密闭的第二空腔795，第一气孔710与第一
空腔794相通，第二气孔711与第二空腔795相通，第一空腔794和第二空腔795分别连接换向
阀的进气端和回气端。所述无限回转供气座79包括座体791、左端盖792及右端盖793，左端
盖792与座体791之间设有密闭的第一空腔794，座体791内设有密闭的第二空腔795，第一气
孔710与第一空腔794相通，第二气孔711与第二空腔795相通，第一空腔794和第二空腔795
分别连接换向阀的进气端和回气端。座体791和左端盖792上均设置有气路接口，中心轴78
旋转时，能够保持气路相通，实现对进给气缸77供气。
所述分度头13包括分度头座131、转轴132及伺服电机133，转轴132安装在分度头
座131内并能转动，伺服电机133与转轴132之间通过齿形带134传动，转轴132与转盘12相连
接。伺服电机133转动能够通过齿形带134带动转轴132转动一定的角度，按次序加工出阀体
两端的法兰上的通孔C，由通孔C的数量计算分度角度。
所述气动卡紧机构14包括上夹钳141及下夹钳142，上夹钳141及下夹钳142的一端
同铰接点铰接在固定座143上，上夹钳141及下夹钳142的另一端分别铰接上连杆144及下连
杆145，上连杆144及下连杆145同铰接点铰接在连接块146上，所述连接块146与夹紧气缸
147的活塞杆相连，夹紧气缸147固定在固定座143上。夹紧气缸147动作时能够上夹钳141及
下夹钳142张开或合拢，钻孔时转盘12被夹紧，能够有效减小振动，提高钻孔质量；分度时，
上夹钳141及下夹钳142，转盘12能够自动转动。
所述上夹钳141及下夹钳142的内壁均固定有橡胶衬垫148。橡胶衬垫148以防护作
用，增加了上夹钳141及下夹钳142与转盘12之间的摩擦力，夹紧转盘12更可靠。
每组钻孔动力头8为4个且周向均匀设置在转盘12上。适用于阀体两端的法兰上的
通孔C数量为4的整数倍，如8、12、16等，能够提高加工效率。
所述滑移架5上安装有运送气缸20，运送气缸20的活塞杆与气动机械手4相连。气
动机械手4利用运送气缸20水平移动，结构简单，利于自动化控制。
所述端面铣削动力头6安装在滑座21上，滑座21与调节丝杠22相连。利用调节丝杠
22可以调节铣削的进刀量。