钢厂排气装置中专用法兰加工工艺的设计与实践

2015-06-12林荣娜李坤淑

机械制造 2015年8期

□ 林荣娜 □ 李坤淑

莱芜职业技术学院山东莱芜 271100

图1为钢厂排气装置中的专用法兰零件，该零件的毛坯为模锻件，材料为F91，含Cr量较高，还含有多种强碳化物，具有良好的抗氧化性能和较高的高温蠕变强度，耐高温高压，切削加工性能好。零件的主要加工表面是:① φ170±0.2 mm与φ215mm之间的外圆锥面；②φ215mm的大端端面；③φ164的内孔。要求φ164内孔和大端端面对基准A的圆跳动公差均为0.02 mm，同时取外圆锥面的中心线为设计基准。在以往的加工过程中，以外圆锥面作为精基准加工的圆跳动公差，精度很难保证。由于加工时精度要求和刀具的不同，采用数控车床加工反而没有优势。为此，根据工艺要求考虑将整个工序分解，选用不同的车床和不同的刀具分别完成对零件的加工，既节省了装夹、拆卸刀具的时间，又保证了零件上不同的精度要求。对此，笔者设计并实施了如下工艺方案，解决了精基准定位难的问题，提高了生产效率。

1 定位基准的选择

▲图1 排气装置中专用法兰零件图

在分析工件定位时，选择定位基准是制定工艺规程的一个关键问题。在第一道工序中，按照粗基准的选择原则，首先选择φ170±0.2 mm的外圆面作为粗基准，可保证各加工表面都有均匀的加工余量，然后选择精度要求较高的内孔φ164+0.10为精基准。在无法实现基准重合的情况下，为了更好地满足φ164+0.10内孔和大端端面对基准A的圆跳动公差（0.02 mm）要求，将φ170±0.2 mm的外圆加工出5 mm长的高精度凸台作为辅助定位基准。

2 工艺路线的拟定

钢厂排气装置中专用法兰零件属于大批量生产，由零件图上的技术要求分析可知，其加工质量要求较高，应把整个加工过程划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段，分别由3台车床、3位工人完成各道工序，这样既可以保证加工质量，合理使用机床，又能提高生产效率。其加工工艺路线见表1。

（1）粗车。本工序首先选择了φ170±0.2 mm的外圆作粗基准，工件的毛坯为退火带孔锻件材料，表面凹凸不平，切削冲击力较大，易导致刀具崩刃。在热轧后的退火处理过程中，形成了一些硬而脆的氧化物，加剧了切削加工中的刀具磨损。因此，在粗车时，刀具材料选用W18Cr4V。为保证刀具最大耐用度，使用标准乳化液，刀具前角 γ0选择 0～5°，后角 α0选择 5～8°，刀尖采用钝圆，钝圆半径γβ=0.03 mm；切削速度v=50 m/min，切削深度ap=2 mm，进给量f=0.3 mm/r。

表1 钢厂排气装置中专用法兰零件工艺路线

（2）半精车。为了保证径向圆跳动公差要求，选择了大端φ170 mm的止孔作为半精车的基准。刀具材料选择 YG8，刀具前角 γ0选择 15～20°，后角 α0选择 5～8°；切削速度 v=100 m/min，切削深度 ap=0.8 mm，进给量f=0.2 mm/r。注意φ170±0.2 mm外圆的外端要留出1 mm的加工余量作为工艺凸台，既为精车提供精基准，又可提高夹紧刚度，减少夹紧变形。

（3）精车。为了解决基准不重合的难题，在φ170±0.2mm外圆上加工出5 mm长的凸台作为辅助精基准，在一次定位装夹下，将φ170±0.2 mm与φ2150-0.072mm之间的外圆锥面、大端端面和φ164+0.10mm的内孔一起加工出来，随后定位夹紧φ2150-0.072mm外圆，车掉φ170±0.2 mm外圆上5 mm的凸台。刀具材料选择YT15，刀具前角 γ0选择 15～20°，后角 α0选择 5～8°；切削速度v=200 m/min，切削深度ap=0.2 mm，进给量f=0.15 mm/r。