SS316L不锈钢法兰的加工工艺研究

来源: 发布时间:2019-08-01 09:23:20

  摘要:在SS316L不锈钢法兰的加工过程中,首件试切发现存在一定的问题,如效率低不能批量化,精度不符合标准等。对这些问题的发生原因加以分析,进而采取有效的措施,对专用夹具加以设计,并对加工工艺进行优化,从而解决问题,提高SS316L不锈钢法兰的加工效率和产品合格率。

  关键词:SS316L;不锈钢法兰;加工工艺

  前言:在两个轴承、设备的连接中,需要使用法兰这一配件,目前管道施工中一种主要的连接方式就是法兰连接,具有承压能力大、拆卸方便等优势。为了对SS316L不锈钢法兰加工工艺进行研究,选取了相应型号减速机的法兰零件。在实际加工当中,发现有不符合图纸要求的地方。基于此分析实际加工当中存在的问题,并优化加工工艺,确保法兰加工质量。

  1 SS316L不锈钢法兰的首件试切

  SS316L不锈钢法兰是当前比较常见的一种类型,其中化学成分主要包括钼、镍、铬、硫、磷、锰、硅、碳等。根据加工需求,使用Φ55mm×20mm圆棒料作为毛坯。材料特点是耐高温、耐腐蚀、强度较高、切削加工性能良好,在机械装备中有广泛的应用。法兰加工要素主要包括钻孔、镗孔、铣平面、车外圆等,主要包括铣削、车削等部分[1]。在数控车床,进行右侧Φ52mm、Φ34mm外圆车削,然后进行Φ15.68mm、Φ28.3mm孔加工,Φ33mm外圆加工。通过立式加工中心,进行R1.7圆弧槽、4-Φ4.5mm孔、Φ12.2mm孔、Φ24.0mm孔、以及右侧斜面加工。在首件试切当中,加工中心和数控车床使用的夹具都是三爪卡盘,使用数控车床加工右侧外圆及台阶,然后进行加工左侧外圆及内孔。在使用加工中心三爪卡盘,从右侧外圆位置夹持,进行圆弧沟槽铣削、钻孔加工,然后装夹反面,铣削斜面和孔。最后在数控车床,加工内沟槽。按照上述加工工艺,进行首件试切检测,结果显示左侧内孔及圆弧面粗糙度不合格,部分圆弧加工完整度不足。部分孔及轴心线夹角不足,右侧斜面空间位置不合格。另外加工时间较长、加工效率较低。

  2 SS316L不锈钢法兰加工问题分析

  根据首件试切结果,如图1所示,零件左侧圆弧段,包括R0.5有3个,R1.7有2个,其中3位置的R0.5是在数控车床中使用镗刀加工,1位置的R1.7圆弧沟槽在加工中心使用球头铣刀铣削,5位置的R1.7最后在数控车床中使用圆弧内沟槽刀加工。而在加工当中,对于2、4位置的R0.5圆弧沟槽没有涉及,因而这两个位置R0.5没有加工完整。两个位置的R1.7圆弧,分别在数控车床、加工中心加工,会有接刀痕毛刺产生,但没有做出相应处理,因而导致粗糙度过高。另外,右侧孔及斜面主要在加工中心进行,而孔与轴心线的夹角为12°,斜面和孔的关系是空间对应,在工作台安装三爪卡盘,不能对每次零件安装位置加以确定。另外,三爪液压卡盘使用时间过长,发生了磨损,逐渐形成喇叭口状,三爪逐渐从机床主轴中心偏离,会增大三爪定心误差,增大加工工件形位公差,进而影响加工精度[2]。另外,利用上述加工工艺进行加工,需要20min能完成1个零件加工,效率较低,效益不佳,主要是由于零件夹装次数多、加工工序零散。

  图 1 左侧圆弧粗糙度

  3 SS316L不锈钢法兰加工工艺优化

  基于以上问题的分析,对SS316L不锈钢法兰加工工艺进行优化,对精加工的工序进行增加。在传统的加工工艺当中,在数控车床进行内孔加工,然后在加工中心进行圆弧沟槽铣削,最后在数控车床进行圆弧内沟槽加工。对此,可将精加工镗刀添加到数控车床,进行精加工操作。采用这种加工工艺,对所有圆弧面进行精加工,能够确保圆弧面粗糙度符合标准要求。另外,对专用夹具进行设计,对数控车床的夹具,将三块铜块焊接在三爪卡盘软爪前端,通过自镗削出圆弧台阶状[3]。加工过程中,零件的一面在台阶位置迅速贴近,就能够精准定位。对加工中心夹具,设计由工作台、螺钉、底板、定位销、T型螺钉、法兰零件、支撑座等部分构成。夹具底板在加工中心工作台安装,使用T型槽固定,利用支撑座保证零件空间位置关系。装夹过程中使用定位销固定位置,然后将其余螺钉旋紧。加工过程中将固定销去下,先铣12°斜面,然后铣削孔。通过对专用夹具的设计,能有效提高加工效率。

  4 结论

  以往SS316L不锈钢法兰加工工艺中,存在着一定的问题,加工精度和加工效率都不理想。分析问题原因,对加工工艺进行相应的改进和优化,通过精加工提高加工精度,通过设计专用夹具提高加工效率。

  参考文献:

  [1]秦新义, 李翔. 法兰螺孔螺纹加工工艺选择及其承载力的试验研究[J]. 科技创新导报, 2017, 14(26):106-108.

  [2]刘兰兰. 法兰盘类零部件的加工工艺研究[J]. 工程技术:全文版, 2016(7):00076-00076.

  [3]常影, 董鑫, 杨利剑,等. 汽车法兰垫片冲压模具设计及其加工工艺研究[J]. 吉林农业科技学院学报, 2017, 26(1):25-28.

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