CN104339129B - 一种小圆角等壁厚法兰制造方法 - Google Patents

一种小圆角等壁厚法兰制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种小圆角等壁厚法兰制造方法，它包括以下步骤：S1、采用扩口旋压工艺完成法兰预成形工作；S2、采用翻边旋压工艺使法兰基本垂直于筒体，并完成法兰盘与筒体外表面间倒角成形；S3、采用铲旋旋压工艺填充法完成法兰盘与筒体内壁间倒角成形；S4、采用回程旋压工艺控制法兰壁厚为等厚度；S5、依据规格要求，完成后续机械加工。本发明的有益效果是：利用冷旋压工艺方法实现小圆角等壁厚法兰的成形，产品质量好，材料利用率高，生产效率高，节约能源。

Description

一种小圆角等壁厚法兰制造方法
技术领域
本发明涉及法兰零件加工技术领域，特别是一种小圆角等壁厚法兰制造方法。
背景技术
法兰零件是机械制造中的一种常见零件，随着科学技术的发展其应用日益广泛，目前已经涉及航空、航天、汽车、核工业、重型机械、压力容器等诸多应用领域。
目前，法兰零件的加工制造方法主要是法兰与筒体分段焊接和利用压力机热扩口、翻边成形法兰两种方法，工艺不足如下：1.利用法兰与筒体分段焊接获得法兰零件的主要工艺缺点为：（a）焊缝处存在焊接应力和焊接变形，法兰精度较低;（b）焊接获得的法兰疲劳性较差，焊缝性能检测也较为繁琐；（c）法兰相对于筒体垂直度难以保证；（d）生产效率较低；（e）材料利用率较为低下。2.利用压力机热扩口、翻边成形法兰的主要工艺缺点为：（a）法兰热加工能耗高，操作不方便，效率较低，产品一致性也较差；（b）成形后法兰壁厚不可控，飞边较大，材料浪费严重；（c）钣金成形方法获得的法兰圆角较大，精度较差，甚至不能满足某些零件设计要求；（d）成形工艺力较大，设备吨位要求较高。
为了克服以上缺点，近期某些企业转为采取由钢厂定制型钢的方式实现该类零件成形，但由于其采购成本较高、周期灵活性差、经营风险较高等不足，未能得到推广应用。
旋压是一种精确塑性成形加工工艺，利用旋压方法成形该类零件具有成形精度高、材料利用率高、能耗低、操作简单、生产效率高、产品一致性好以及成形后零件的组织和机械性能得到改善等诸多优点，而备受国外青睐。国内目前尚且没有将旋压工艺应用到小圆角等壁厚法兰制造领域的尝试或研究，因此本发明将解决采用旋压工艺获得小圆角等壁厚法兰的核心技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种材料利用率高、能耗低、操作简单、生产效率高、成形精度高、产品一致性好的小圆角等壁厚法兰制造方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种小圆角等壁厚法兰制造方法，它包括以下步骤：
S1、采用扩口旋压工艺完成法兰预成形工作；
S2、采用翻边旋压工艺使法兰基本垂直于筒体，并完成法兰盘与筒体外表面间倒角成形；
S3、采用铲旋旋压工艺填充法完成法兰盘与筒体内壁间倒角成形；
S4、采用回程旋压工艺控制法兰壁厚为等厚度；
S5、依据规格要求，完成后续机械加工。
上述步骤S1～S4整个步骤使用一组旋轮完成。
上述步骤S5中机械加工是利用车床仅对法兰边缘、法兰背面以及焊接坡口进行机械加工。
本发明具有以下优点：本发明将旋压工艺应用到小圆角等壁厚法兰的生产制造中，利用冷旋压工艺方法实现小圆角等壁厚法兰的成形，打破了传统法兰零件成形过程中的法兰区及圆角区壁厚不可控制的缺点，提出了高精度法兰零件成形工艺新方法，
本发明加工的产品质量好：法兰外端面平整度好且壁厚较为一致、法兰圆角小、成形精度高，产品一致性好，成形后零件的组织和机械性能得到改善，与传统工艺相比，产品质量大大提高；
本发明材料利用率高：法兰外端面可通过旋压满足图纸要求，需机械加工尺寸仅限于装配尺寸以及法兰外缘、法兰背面等结构尺寸，加工余量小，材料利用率高；
本发明生产效率高：本发明采用冷旋压工艺获得小圆角等壁厚法兰，操作简单，生产工序大为简化，旋压加工节拍快，生产效率高；
本发明节约能源：本发明使用冷加工方式获得小圆角等壁厚法兰，克服了传统热加工能耗高等缺点，节约了大量能源。
附图说明
图1为小圆角等壁厚法兰的结构示意图
图2为本发明采用的法兰成形模具的结构示意图
图中，1-法兰成形旋轮，2-法兰成形模具套，3-压块，4-内置退料板，5-退料拉板，6-内六角圆柱头螺钉，7-内六角圆柱头螺钉。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
一种小圆角等壁厚法兰制造方法，它包括以下步骤：
S1、采用扩口旋压工艺完成法兰预成形工作；
S2、采用翻边旋压工艺使法兰基本垂直于筒体，并完成法兰盘与筒体外表面间倒角成形；
S3、采用铲旋旋压工艺填充法完成法兰盘与筒体内壁间倒角成形；
S4、采用回程旋压工艺控制法兰壁厚为等厚度；
S5、依据规格要求，完成后续机械加工。
上述步骤S1～S4整个步骤使用一组旋轮完成，使旋压工序大大简化。具体而言，旋轮形状为大圆角旋轮，进给率一般在0.5~4.5mm/r之间；
上述步骤S5中机械加工主要是针对装配尺寸以及法兰边缘、筒体端头余料等，利用车床仅对法兰边缘、法兰背面以及焊接坡口进行机械加工。
本实施例中目标产品材料为Q345B，结构尺寸如图1所示，其中法兰盘与筒体内壁间倒角半径R为5~10mm，法兰盘与筒体外表面间倒角半径R＇为3~8mm，加工工序为“下料-扩整校形-法兰旋压-机械加工”。
采用的原料圆管长度为12m，圆管内径为φ700mm，壁厚为22mm。下料过程在锯床上切割完成，依据零件尺寸由体积不变规律确定切割后坯料长度为240mm。
在压力机上利用校形模具对坯料内孔进行扩整校形，控制校形后内径范围为φ722mm~φ723.5mm之间。
法兰成形模具关键部件及结构如图2所示，包括法兰成形旋轮1、法兰成形模具套2、压块3、内置退料板4、退料拉板5、内六角圆柱头螺钉6（GB70M16×50）、内六角圆柱头螺钉7（GB70M20×100），以及主轴法兰盘、毛坯夹头、旋轮轴等。其中，法兰成形旋轮1通过旋轮轴与旋轮座连接，法兰成形模具套2通过主轴法兰盘与设备主轴连接，压块3通过毛坯夹头与设备拉紧油缸连接，内置退料板4与退料拉板5装配在毛坯夹头与法兰成形模具套2之间。本设备采用西门子840D控制系统，通过伺服驱动旋轮座实现法兰成形旋轮1的径向进给运动，通过伺服驱动主轴实现法兰成形模具套2的轴向进给运动及转动，通过驱动液压拉紧油缸实现毛坯夹头对坯料的夹紧与松开。
基于成本等因素考虑，目前上下料过程均采用悬臂吊车辅助完成。上料时，首先驱动液压拉紧油缸至松开状态，利用悬臂吊车将毛坯吊装到合适位置，通过尾顶将毛坯推进法兰成形模具套2后，驱动液压油缸至夹紧状态。
毛坯装夹的位置是通过内置退料板4与退料拉板5的限位作用自动实现，同心度则是依靠法兰成形模具套2与压块3二者保证，旋压之前不需再行调节。
零件法兰加工过程采用全自动程序控制，通过扩口-翻边-铲旋-回程的工艺路径，通过扩口完成预成形工作，通过翻边使法兰基本垂直于筒体并通过法兰成形模具套2完成R＇成形，通过铲旋填充法兰内部小圆角R，通过回程控制法兰厚度基本为等厚度。整个步骤均采用法兰成形旋轮1完成，旋轮尺寸为直径φ300mm圆角R40，其中扩口、翻边、铲旋进给比为2.15mm/r，回程进给比为1mm/r。成形后法兰边缘余量为5~6mm，壁厚为17.4~17.8mm。
下料时，驱动液压拉紧油缸至松开状态，通过液压拉紧油缸推进（毛坯夹头弹簧同时复位）将零件推出后，再利用悬臂吊车完成下料。
最终根据工艺图纸的规格要求，利用车床仅对法兰边缘、法兰背面以及焊接坡口进行机械加工，获得合格产品。

Claims (2)

1.一种小圆角等壁厚法兰制造方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、采用扩口旋压工艺完成法兰预成形工作；
S2、采用翻边旋压工艺使法兰基本垂直于筒体，并完成法兰盘与筒体外表面间倒角成形；
S3、采用铲旋旋压工艺填充法完成法兰盘与筒体内壁间倒角成形；
S4、采用回程旋压工艺控制法兰壁厚为等厚度；
S5、依据规格要求，完成后续机械加工；所述的步骤S1～S4整个步骤使用一组旋轮完成。
2.根据权利要求1所述的一种小圆角等壁厚法兰制造方法，其特征在于：所述的步骤S5中机械加工是利用车床仅对法兰边缘、法兰背面以及焊接坡口进行机械加工。
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