摘要：
本文从工艺、设备选型、土建公用需求等方面描述了国内某大中型高压阀门加工车间的设计，经过三年的实际运营证明，该车间设计合理，已达到国际先进水平。
配图来源于网络
随着我国油气管道的发展，作为管道建设关键部件的大中型高压阀门也得到快速发展，国内新建了多个高压阀门的工厂。本文介绍了某大型高压阀门工厂加工车间的设计。
生产纲领为年产1800套球阀，并生产300套执行机构用于自配，即年产1 800套球阀，300套配备执行机构的球阀。生产纲领见下表。
全年工作日：250d，普通机床采用一班制，设备设计年时基数为1960h，工人设计年时基数为1810h；立车、卧车采用两班制，设备设计年时基数为3720h，工人设计年时基数为1810h；球面车磨床、镗铣床、卧式加工中心采用三班制，设备设计年时基数为5060h，工人设计年时基数为1810h。
球体的球面加工是球阀机加工的工艺难点。采用粗车、精车、磨削、镀镍磷、抛光工艺。保证球面精度和表面粗糙度满足质量要求。
球体的原材料为锻件，粗加工及热处理完成，并经初步无损检测合格后进厂，由立式车床进行端面车削、球体粗车、内孔车削。之后由球面车磨床进行球体的精车及球面磨削(磨削装置呈碗状，镶嵌磨石)，经过尺寸、无损检测合格后，送至外部合作企业进行镍磷镀处理。镍磷镀检测合格后，回厂进行抛光处理，增加表面光滑度，抛光检测合格后进入装配区域准备装配。
热处理后的锻件毛坯→进厂检验(无损检测+硬度检测) →车端面(立车) →粗车球体(立车) →立车或镗内孔、倒角→精车和磨削球面(球面车磨床) →尺寸检测→无损探伤→外协电镀→镀层检测→打磨抛光(抛光机) →终检。
锻件毛坯→热处理→进厂检验(无损检测+硬度检测) →立车或镗孔、倒角→钻孔→尺寸检测→无损探伤。
热处理后的锻件毛坯→进厂检验(无损检测+硬度检测)→车两端面→车内外径→镗孔(钻孔)→尺寸检测→无损探伤。
热处理后的锻件毛坯→进厂检验(无损检测+硬度检测) →车端面、打中心孔→粗、精车外径→铣键槽→尺寸检测→无损探伤→外协电镀→镀层检测→终检。
热处理后的锻件毛坯→进厂检验(无损检测+硬度检测) →车端面、内外径一钻孔→尺寸检测→无损探伤→外协电镀→镀层检测→终检。
热处理后的锻件毛坯→进厂检验(无损检测+硬度检测)→车端面、内外径→铣槽和体→尺寸检测→无损探伤。
厚壁直缝钢管→进厂检验→车两端→尺寸检测。
根据装配需要将零部件清洗干净，采用1台清洗房，进行清洗作业。装配采用定点装配，配备悬臂吊用于零件的起吊。将阀座、球体、密封、阀体、阀杆装配一体检查合格后，利用自动焊接中心完成中间体和阀盖的焊接。
本项目的主要工艺及测试设备包括：球面车磨床、数控镗铣床、数控卧式加工中心、数控立车、数控卧式车削中心、球阀试验台等。
DN1600mm(64')球面车磨床用于球体球面的磨削加工，最大球体直径为2400mm，最大内孔直径1625 mm，最大工件重(质)量20000kg。主要技术参数见表2。
加工球体夹持中心孔、端面、扭矩方槽等，加工阀体的阀杆支撑座内孔、阀体端面、安全阀孔等及端盖的孔系，大型球阀选用1台数控镗铣床，所选设备具有驱动扭矩大的高速主轴及提升的刚度系统，加工精度高，切屑收集方便。机床外形尺寸为7800mm x 9400mm，工作台尺寸1800mm x 2000mm，工作台承载能力为20000kg，X轴／y轴／Z轴／w轴行程为4000mm x 2300mm x 2000mm x 700mm，安装功率为70kV·A，设备重(质)量47000 kg。
加工球体夹持中心孔、端面、扭矩方槽等，加工阀体的阀杆支撑座内孔、阀体端面、安全阀孔等及端盖的孔系，中小型球阀选用1台数控卧式加工中心，所选设备主轴驱动扭矩大，去屑能力强，具有重型切割所需的刚度和良好的表面光洁度，能够在各种环境下保持良好的定位精度和可重复精度。机床外形尺寸为9733mmx5822mm，工作台尺寸1000mm x 1000mm，工作台承载能力为3000kg，X轴／y轴／Z轴行程为2100mm x 1250mm x 1250mm，安装功率为70kV·A，设备重(质)量29000kg。
阀体的内外圆加工、止口加工，端盖、阀座、阀盖、球体的粗车等选用2台数控立车，1台为Φ2500mm立车，主要用于大型零件的加工，1台为Φ1600mm立车，用于中小零件的加工。所选设备具有高产量、高稳定性和高精度的特性，能较好的满足阀体零件的加工要求。
Φ2500 mm立车参数：机床外形尺寸为6530mm x 4400mm，最大旋转直径Φ3000mm，盘面直径Φ2500mm，最大切削直径(内径夹持) Φ3000 mm，工作台承载能力为25000kg，x轴／y轴／z轴行程为-1260mm～1680mm×1250mmx1250mm，安装功率为75kW，设备重(质)量42000kg。
Φ1600mm立车参数：机床外形尺寸为5500mm×3805mm，最大旋转直径Φ2000mm，盘面直径Φ1600mm，最大切削直径(内径夹持) Φ2000mm，工作台承载能力为15000kg，X轴／y轴／z轴行程为-810mm～1180mm x 1050mm x 1050mm，安装功率为45kW，设备重（质）量28000kg。
磨削夹持部位定位孔加工、磨削夹持部位各外圆车削、扭矩方槽铣削等选用1台数控卧式车削中心。所选设备具有优良的重型切削和断续切削能力，能够保持长期的精度稳定性，高金属去除率、快速定位和高速刀架转位速度，能够保证良好的周期时间。机床外形尺寸为5760mm x 3145mm，床身上回转直径Φ1030mm，最大车削直径Φ900mm，最大车削长度1 600mm，X轴／y轴行程为470mm x 1650mm，安装功率为37/45kW，设备重(质)量16300kg。
阀门生产厂房，单层轻钢三跨结构，生产类别戊类，耐火等级二级。厂房长度102m(柱距6m)，跨度由24m+24m+24m三跨构成。设l台32t单梁起重机、2台20t单梁起重机、3台10t单梁起重机，轨顶标高为9m。厂房大门为推拉门大小为4200mm x 4800mm手动彩色压型钢板平开门(带疏散小门)，用于设备、毛坯件的进出及输送加工成品。车间一侧布置仓库、检验室等辅助用房。车间物流通道宽3m，人流通道宽1m，十字交汇处绘制人行斑马线，车间地坪荷载要求为5t/平方米 。
钢结构部分外墙1.2m以下为240mm砖墙外刷外墙涂料，1.2m以上为双面彩色聚苯保温夹芯板。内墙1.2m以下为水泥砂浆墙面，标高1.2m以上白色彩色钢板。屋面为双面彩色聚苯保温夹芯板，阀门生产厂房地面为耐磨混凝土地面，工艺需开挖基础的地坪做法详结构地坪做法。车间的窗采用塑钢窗。
厂房柱、梁均采用H型截面，构件的拼接连接采用10.9级摩擦型高强度螺栓，连接接触面的处理采用喷砂，抗滑移系数0.55，厂房基础采用预应力混凝土管桩基础，承台顶标高均为-0.760m。
设计根据设备厂商提出的基础最大允许变形量及当地地质条件，结合设备重量、设备尺寸、工件重量、机床精度等级要求，厂房地基基础设计等级为丙级，球面车磨床设备基础主要埋深2.0m，局部埋深达到3.75m，数控立车(Φ1600mm)基础埋深1.4m；卧式车床基础埋深1.05m，数控立车(Φ2500mm)设备基础埋深0.950m，设备基础主体混凝土强度等级采用C30。
加工设备使用的切削液需定期更换，设备旁设置加水点，厂房生产废水含少量油污，经隔油池处理后排入厂房东面现有的厂区污水管道，更换后的废切削液用槽车密闭运输到厂区污水处理站处理。
本车间用电设备安装电容量为758kV·A+848kW，低压配电系统采用TN-S制接地方式。所有正常不带电的配、用电设备金属外壳等均与PE线连接。进出建筑的所有金属管道均与接地装置作等电位连接。厂房照明采用深照型工厂灯具，在屋架上链吊安装，由照明配电箱分区集中控制，厂房照度约300Ix，满足本工程的工艺需求。延柱布置压缩空气接口及插座箱，方便设备维修。
压缩空气设计耗量为8.1立方米／min，动力管道由各自的站房经计量后接出，以辐射状的方式经厂区管道接至各用户车间。车间内动力管道再以树枝状的方式接至各用气设备和用气点。
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