“扬头六通”加工工艺的设计

于宗善

（江苏省新沂中等专业学校， 江苏 新沂 221400）

引言

“扬头六通”，顾名思义，形状像羊头，六面相通。它属于形状不规则体，实物图见图1，“扬头六通”体积很大，两个锥面结构，中间柱面与锥面各成25°与45°关系，在与垂直面25°的锥形面分布4个平面，相对两个各成90°，上下两平行面一圆一方共六面，六面均为法兰面，其上均布分列螺栓孔，中间各有主孔，孔口有垫环槽。各主孔相汇于一点，把各法兰面连接起来。它主要用于石油输送过程中各管道连接交汇处，通过法兰面连接，将五个方向输送过来的油气汇集这里，由第六面上的主孔输送出去，是油气输送过程中比较关键的部件。法兰面上的垫环槽是与法兰管线密封的关键，垫环槽的几何形状都是带有23°斜坡的二维轮廓形状，见图2所示。槽中放有垫环，两个法兰面靠螺栓连接，在槽中的垫环由于受力与槽的侧壁形成线接触，起到密封作用[2]，由于使用环境比较恶劣，密封区域容易被腐蚀，故环槽侧壁的表面质量和尺寸精度相当严格。

1“扬头六通”的机加工工艺路线

图1 扬头六通实物图

图2 垫环槽图（mm）

1.1 调质前的加工

立式车床（尽可能多地去除余量及车出下道工序的装夹空间）→卧式车床（车出与竖直面成25°的锥面，以及端面，截出长短及中间主孔）→镗铣床（铣锥面上的四个平面，尽可能多去除余量）→钻床（钻四个斜面上的孔）。

1.2 调质后的加工

卧式车床（精加工25°锥面及端面，保证其尺寸符合要求）→立式铣床（精铣后断面，与前端面平行）→卧式加工中心（精加工四个斜面，及精镗各孔，铣垫环槽，打孔攻丝）→立式车床（车45°斜面，精车主孔各尺寸）。

2“扬头六通”法兰面垫环形槽的加工工艺路线分析

法兰面垫环槽要求有较高的密封精度，加工难度很大，普通车削加工很难保证表面质量和尺寸精度。通常的法兰面垫环槽在卧式普通车床上或卧式数控车床加工，由于“扬头六通”结构异形，在车床卡盘不易装卡，故采用加工中心加工。工艺路线如下：Φ7.5 mm钻头钻工艺孔→Φ8 mm立铣刀铣圆柱槽→23°成形立铣刀，两面扩刀，留下少许余量→23°成形立铣刀精加工两面，达到尺寸及表面粗糙度要求→45°倒角刀尖角倒钝。

从垫环槽的加工路线来看很简单，就是一个的圆环槽，不过要达到所要求的表面粗糙度及尺寸精度，相对较难，第一从刀具选用上考虑，整体合金铣刀较好，采用高速旋转加工，提高表面质量。第二是从加工余量上考虑，粗加工为精加工留下最合适的余量最为关键。因为在加工过程中既要考虑到量要压住刀刃，又要计算好余量不能过大而损坏刀刃。

传统的加工过程是：垂直下刀→两面直接扩刀圆周铣削→垂直提刀，所编数控加工程序如下:

理论上，该程序完全符合数控加工的编程要求，但是，实际加工效果却不尽人意，首先是在下刀点处，圆环槽侧壁及底部刀痕非常明显，并且刀痕深度较深，这些刀痕将直接影响到槽的密封效果；其次是下刀点附近槽宽尺寸波动较大，机加工精度不够。这两点缺陷表明，垫环槽加工质量精度不够的特征都体现在下刀点及其附近。在提高加工精度时，考虑从下刀方式上找问题，并对其提出改进措施。

3 法兰面垫环形槽加工改进措施

由于垫环槽在高压密封过程中属于线接触密封，起刀点不能留下任何刀痕，所以在加工过程中做了一些优化调整。首先，改变铣削过程中的进刀路线，将原来的直接进刀改为圆弧进刀，改变加工层数，将原来的一层到位的加工过程改变成粗精两层加工，粗加工为精加工留下少许余量，进而保证其尺寸精度与表面质量，改后的加工程序如下：

经上述程序的加工，垫环槽侧壁的表面质量及尺寸精度可以满足零件的密封要求。

4 结语

从这一实例可以看出，不管多复杂的零件，只要经过实际加工过程的多次检验，不断摸索改进，就能达到要求的加工精度，更好地满足使用要求。