异型法兰的概述

异型法兰加工方法

异型法兰的概述

异型法兰作为密封和紧固连接件，在航天航空及石油、化工等领域的大型容器中有着广泛的应用。尽管不考虑加工能力的问题，对于异型法兰，由于其尺寸过于庞大，仅由于运输上的原因，就使得异型法兰的整体加工是不可能的，必须分瓣加工。通常情况下，总是将异型法兰分成若干弧段进行加工。首先，将毛坯锻成方坯，然后冷弯成弧段，退火去应力热处理后，拼成整圆在立车上加工到设计的形状和尺寸，最后运至施工现场，再将若干弧段组焊成完整的异型法兰并与压力容器组焊。　异型法兰的生产和执行标准：国标，美标，日标，德标，意大利标准，化工部标准，机械部标准，压力容器标准。　由于异型法兰的容器筒体的公称直径和管子的公称直径所代表的具体尺寸不同，所以，同样公称直径的容器法兰和管法兰，它们的尺寸亦不相同，二者不能互相代用。　异型法兰的压力等级、材质、标准等具有不同的特性和特点，在使用中按照一定的原理和方式和方法使用，能够按照相应的标准生产和加工，保证在使用中具有良好的使用价值和作用。　异型法兰压力等级：0.6Mpa~32Mpa(150Lb~2500Lb) 异型法兰材质：201.202.301.302.303.304L.309S.310S、316.316L.317.317L.321.410.420等. 异型法兰在使用和生产中具有不同的生产标准，按照相应的标准生产和使用，能够保证异型法兰在实际中的使用价值和作用。

异型法兰加工方法

摘要：介绍了筒型压缩机机壳上异型法兰的加工新方法，较详细地介绍了具体的冷加工工艺。得出了该方法节省费用，保证质量，满足性能要求，缩短制造周期的结论。关键词：离心式压缩机机壳法兰加工中图分类号：TH452 文献标识码：B文章编号：1006-8155（2006）04-0028-03ManufacturingMethodofNon-StandardFlangeonBarrelTypeCaSingAbStract：Newmanufacturingmethodofnonstandardflange on barrel type casing isintroduced，andcoldmetalworkisdetailed.Theconclusionsthatthemethodcansavecost，keepsatisfactory in quality， meet performancerequirement，andshortenmanufacturingcycle.KeywordS：CentrifugalcompressorCasingFlangeManufacturing1 引言我公司某产品筒型机壳上异型法兰如图1所示，在以往的制造中，先加工成等壁厚内外径，然后再用压型模热压成型的方法。由于该法兰内孔比较复杂，用该类型压型模压型时误差较大，影响了产品性能。每个压型模制造费用又较高，平均每个压型模制造费用约为5万元，该产品有5个不同的法兰，该台压缩机压型模制造费用约需25万元。而采用立车或带有旋转工作台的镗床，应用新的机加工方法进行加工，既节省了压型模制造费用，又保证了产品制造质量和制造周期。下面介绍该法兰的加工制造方法。图1 异型法兰2 异型法兰内孔形状分析依照异型法兰设计图，该法兰内孔形状可分解为两个轴心线与法兰中心线组成的一夹角的半圆台形孔与一个四棱锥孔相切，底部与一圆孔相接而成，外圆壁与大法兰相接，内孔形状分解如图2所示。图2 法兰内孔分解图工艺方案

为便于分析计算，可沿图1长轴方向作纵

剖面图，如图3所示。图中O1

、O2

为两锥形台

上截面的圆心，O 为下截面圆孔中心。C、M、

G、F 为法兰实际内孔轮廓线。作AC、DO1

辅

助线。连接EO ，则内锥孔的纵向与径向走刀

方向为S 轴向、S 径向，如图3中所示。

该法兰的主要加工难点为内孔加工，对于

锥形孔可在具有径向与轴向连动装置的镗床上

通过平旋盘调整锥度比加工，也可以在车床上通过挂轮车锥孔的方法车锥形孔。

图3 剖面图

3.1 镗床加工

由上述内孔形状分析，在镗床上加工内孔，

关键在于镗两个夹角的锥形台内孔，对于镗一

个锥形孔，可以通过平旋盘径向进给与轴向进

给连动走刀实现，由于两个半圆台孔轴芯线成

一夹角，所以先加工出一个锥形孔，对另一个锥

形孔不产生影响，对于镗两个夹角的锥形孔，可

先将工件旋转一个角度，先加工其中一个半锥

形孔，按同样的方法旋转一个角度再加工另一

个半锥形孔，锥形孔夹角可以通过旋转工作台

的旋转实现，中间四棱台可以通过排刀法加工。

因此，只要计算出相关技术参数，如：锥度比k、

工作台旋转角α，即可加工出内孔。其外部形

状可以通过先加工出锥形，再经过刨床、钳工加

工而成。

3.2 立车加工

从加工方便性和工艺成本考虑，在立车床

上加工锥形孔是最佳方案。但由于刀尖受伸出

刀杆长度的限制，如刀尖伸出刀杆的长度40~

45mm则刀杆刚性较低。刀尖伸出刀杆的长度

取决于图3中AM 的实际长度，AM 长度应小

于45mm，若AM <45mm，则该类型法兰在立

车上加工，反之则在镗床上加工。可将纵向刀

夹倾斜成二分之一锥形孔夹角，计算出径向进

给与轴向进给的锥度比，按车锥度孔的方法，先

车制半个锥形孔。按上述方法再加工另一个锥

形孔，即可加工出法兰的锥形内孔，其余尺寸按

上述方法进行。

3.3 走刀方向由于轴向与径向走刀方向须垂直，所以轴

向与径向走刀方向应在图3中EO 与CE 线上，

考虑到装卡法兰方便，若法兰大端装卡，则轴

向走刀方向如图3中S 轴。径向走刀方向取

决于图1中上端半径R 与下端半径大小之比，

如果上端半径R 小于下端半径，则走刀方向如

图3中S 轴所示，反之则反向，如图4。

图4 走刀方向示意图

4 各相关技术参数计算

在图3中，已知CO1ER1E73mm，MOE

R2E101.5 mm，OO3E252 mm，O1O2E

89.5mm。其中R1

、R2

、O1O2

、OO3

为图纸尺

寸，OO1

、OO2

为锥孔轴心线，B 为两锥孔夹角。

设平旋盘径向走刀量为S1

，镗床主轴轴向

走刀量为S2

。由图3可知，只要将镗床主轴调

整至与OO1

重合，并按一定的轴向走刀与径向

走刀比，即锥度比，可加工出图示内孔。

4.1 计算工作台旋转角β 由图3可知旋转角β为法兰中心与锥度孔

夹角，即；tanβEO1O3

/OO3

，∠β可求。

4.2 计算加工锥孔用锥度比k

如图3所示，作锥孔轴心线OO1

的平行

线，交于C 点，作OO1

垂线交于M 点，则锥孔

锥度比：kE2tanα，tanαES1

/S2EAM /AC。

已知∠β、R1

、R2

、OO3

则可求出∠α。

由上式可知只要确定平旋盘轴向走刀量

S1

（或车床主轴轴向走刀量S1

）即可算出径向

走刀量S2

（或车床径向走刀量S2

）。

5 加工方法

以车床为例加工图1法兰。

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（1）按图1中锥形孔最大直径与最小直径，

车出锥度外径、内孔、焊接坡口及法兰上下端

面，见图5。

图5 异型法兰

（2）将刀夹主轴向左倾斜，如图3中角β （6.025≠）。（3）按图3中实际计算出的锥度比kES径/S轴

E25.76/242.67E0.106，调整轴向与径向走刀量。

（4）以试切法加工左侧锥形孔，以保证壁

厚（45mm）为准，走刀方向见图4。

（5）以同样的方法加工另一侧锥形孔。

（6）以排刀法加工直线段。

（7）划外圆柱面直面段线。

（8）刨直面段及坡口。