鋼廠排氣裝置中專用法蘭加工工藝的設計與實踐

□ 林榮娜 □ 李坤淑

萊蕪職業技術學院 山東萊蕪 271100

圖1為鋼廠排氣裝置中的專用法蘭零件，該零件的毛坯為模鍛件，材料為F91，含Cr量較高，還含有多種強碳化物，具有良好的抗氧化性能和較高的高溫蠕變強度，耐高溫高壓，切削加工性能好。零件的主要加工表面是:① φ170±0.2 mm與φ215mm之間的外圓錐面；②φ215mm的大端端面；③φ164的內孔。要求φ164內孔和大端端面對基準A的圓跳動公差均為0.02 mm，同時取外圓錐面的中心線為設計基準。在以往的加工過程中，以外圓錐面作為精基準加工的圓跳動公差，精度很難保證。由于加工時精度要求和刀具的不同，采用數控車床加工反而沒有優勢。為此，根據工藝要求考慮將整個工序分解，選用不同的車床和不同的刀具分別完成對零件的加工，既節省了裝夾、拆卸刀具的時間，又保證了零件上不同的精度要求。對此，筆者設計并實施了如下工藝方案，解決了精基準定位難的問題，提高了生產效率。

1 定位基準的選擇

▲圖1 排氣裝置中專用法蘭零件圖

在分析工件定位時，選擇定位基準是制定工藝規程的一個關鍵問題。在第一道工序中，按照粗基準的選擇原則，首先選擇φ170±0.2 mm的外圓面作為粗基準，可保證各加工表面都有均勻的加工余量，然后選擇精度要求較高的內孔φ164+0.10為精基準。在無法實現基準重合的情況下，為了更好地滿足φ164+0.10內孔和大端端面對基準A的圓跳動公差 （0.02 mm）要求，將φ170±0.2 mm的外圓加工出5 mm長的高精度凸臺作為輔助定位基準。

2 工藝路線的擬定

鋼廠排氣裝置中專用法蘭零件屬于大批量生產，由零件圖上的技術要求分析可知，其加工質量要求較高，應把整個加工過程劃分為粗加工階段、半精加工階段、精加工階段，分別由3臺車床、3位工人完成各道工序，這樣既可以保證加工質量，合理使用機床，又能提高生產效率。其加工工藝路線見表1。

（1）粗車。本工序首先選擇了φ170±0.2 mm的外圓作粗基準，工件的毛坯為退火帶孔鍛件材料，表面凹凸不平，切削沖擊力較大，易導致刀具崩刃。在熱軋后的退火處理過程中，形成了一些硬而脆的氧化物，加劇了切削加工中的刀具磨損。因此，在粗車時，刀具材料選用W18Cr4V。為保證刀具最大耐用度，使用標準乳化液，刀具前角 γ0選擇 0～5°，后角 α0選擇 5～8°，刀尖采用鈍圓，鈍圓半徑γβ=0.03 mm；切削速度v=50 m/min，切削深度ap=2 mm，進給量f=0.3 mm/r。

表1 鋼廠排氣裝置中專用法蘭零件工藝路線

（2）半精車。為了保證徑向圓跳動公差要求，選擇了大端φ170 mm的止孔作為半精車的基準。刀具材料選擇 YG8，刀具前角 γ0選擇 15～20°，后角 α0選擇 5～8°；切削速度 v=100 m/min，切削深度 ap=0.8 mm，進給量f=0.2 mm/r。注意φ170±0.2 mm外圓的外端要留出1 mm的加工余量作為工藝凸臺，既為精車提供精基準，又可提高夾緊剛度，減少夾緊變形。

（3）精車。為了解決基準不重合的難題，在φ170±0.2mm外圓上加工出5 mm長的凸臺作為輔助精基準，在一次定位裝夾下，將φ170±0.2 mm與φ2150-0.072mm之間的外圓錐面、大端端面和φ164+0.10mm的內孔一起加工出來，隨后定位夾緊φ2150-0.072mm外圓，車掉φ170±0.2 mm外圓上5 mm的凸臺。刀具材料選擇YT15，刀具前角 γ0選擇 15～20°，后角 α0選擇 5～8°；切削速度v=200 m/min，切削深度ap=0.2 mm，進給量f=0.15 mm/r。

3 加工余量及工序尺寸

該法蘭零件采用模鍛毛坯，毛坯精度為3級精度，毛坯的質量約3 kg。根據零件圖、技術要求和加工工藝等要求，對主要表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確定如下。

表2 外圓錐面加工余量

表3 內孔加工余量

4 結束語

適合于排氣裝置中專用法蘭零件的加工方案與各參數的確定，是在加工實踐中對工藝方案幾次修改后得到的，該方案很好地保證了尺寸及位置精度要求，尤其是解決了工藝難題，提高了生產效率。目前該工藝方案已在生產中使用近半年，收效非常顯著。

［1］ 張懷奎，楊斌.軸套加工工藝分析和工裝設計［J］.機械，2013，40（6）：68-70.

［2］ 楊明軒，張毅.特殊深孔的推鏜滾壓加工［J］.機械，2014，41（8）：65-67.

［3］ 傅曉峰.TC10噴料管嘴的切削加工工藝 ［J］.機械制造，2003，41（7）：47-48.

［4］ 程耀東.機械制造學［M］.北京：中央廣播電視大學出版社，2001.

［5］ 李坤淑.公差配合與測量技術［M］.北京：機械工業出版社，2012.

［6］ 朱煥池.機械制造工藝學［M］.北京：機械工業出版社，1998.

［7］ 江洪，孫清云.AutoCAD2008工程制圖［M］.北京：機械工業出版社，2008.