LCB—9456橢圓齒輪流量計(jì)殼體的改造及加工

陳麗娟

摘 要：LCB-9456橢圓齒輪流量計(jì)整套工藝從美國引進(jìn)，殼體、蓋板零件屬于316不銹鋼鑄造件，其鑄造性能差，工藝復(fù)雜。目前國內(nèi)鑄造的鑄件會不同程度地出現(xiàn)砂孔，如果在加工過程暴露出砂孔，殼體就會出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，使零件報(bào)廢。本文主要針對此問題介紹該殼體零件的制造工藝的改造及數(shù)控加工解決辦法。

關(guān)鍵詞：橢圓齒輪流量計(jì) 殼體改造 數(shù)控加工

橢圓齒輪流量計(jì)是一種容積式流量計(jì)，廣泛用于石油化工、生物制藥、電力冶金和食品等工業(yè)部門的流量計(jì)量工作。LCB-9456橢圓齒輪流量計(jì)，是引進(jìn)美國布魯克斯（BROOKS）儀表公司的制造技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備聯(lián)合生產(chǎn)的產(chǎn)品。它利用機(jī)械測量元件把液體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)計(jì)量室逐次、重復(fù)地充滿和排放該體積部分液體的次數(shù)來測量流量體積總量。隨著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展和普及，對橢圓齒輪流量計(jì)的改造升級也日趨完善。

一、橢圓齒輪流量計(jì)外殼（兩件套）加工工藝分析

改造前的LCB-9456橢圓齒輪流量計(jì)殼由殼體和端蓋板兩件套構(gòu)成，該殼體采用牌號為18Cr-12Ni-2.5Mo的316不銹鋼鑄造而成，因添加Mo，其耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高溫強(qiáng)度特別好，加工硬化性良好，無磁性。但由于整套工藝從美國引進(jìn)，殼體的鑄造工藝復(fù)雜，加上316不銹鋼鑄造性能差，所以目前國內(nèi)鑄造工藝水平還達(dá)不到原產(chǎn)國的鑄造水平，因而鑄件會不同程度出現(xiàn)砂孔。所以采用什么加工方式，什么工藝流程，怎樣提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，成為急待解決而又必須解決的問題。

1.鑄造殼體結(jié)構(gòu)對加工工藝的影響

由于流量計(jì)殼體的內(nèi)腔為盲孔，內(nèi)腔底部很難加工，其技術(shù)要求難以達(dá)到，所以在實(shí)際加工生產(chǎn)中存在問題較多。

（1）粗加工存在問題。第一，如圖1所示，粗加工時(shí)，由于殼體內(nèi)腔2—Ф70.79孔屬于盲孔加工，加工過程中切屑不能及時(shí)排出，對鏜削刀具會造成擠壓和崩刀現(xiàn)象，影響加工質(zhì)量和加工速度，降低生產(chǎn)效率。

第二，殼體內(nèi)腔底部有平面度0.015mm公差要求，引進(jìn)的技術(shù)是先使用Ф38.1（1.5英寸）的兩刃端刀先锪孔，再用Ф32端面立銑刀加工。由于內(nèi)腔比較深（Depth=85），立銑刀必須伸出相應(yīng)的長度，才能到達(dá)底部平面加工，對刀具的剛性要求非常高，另外殼體的鑄造余量會出現(xiàn)不同程度的不均勻，加工過程也會由于切削余量不均勻而造成斷刀現(xiàn)象。

第三，內(nèi)腔底部兩個(gè)Ф15軸孔的鉆削，由于內(nèi)腔比較深而且內(nèi)腔尺寸（2—Ф70.79）比較小，鉆頭的選配也較長，剛性相對降低，也就降低了生產(chǎn)效率，增加了生產(chǎn)難度和加工成本。

第四，為了保證各加工部位的一致性，工件要在一次裝夾中加工出8-M12螺紋孔、2-Ф15軸孔和Ф7.9、Ф6.5定位銷孔。

（2）精加工存在的問題。第一，精加工時(shí)，原先是在鏜削加工殼體內(nèi)腔2—Ф70.79孔時(shí)使用合金刀片，側(cè)面與底面交界處會存在R角，這個(gè)R角不容易處理。

第二，內(nèi)腔底部的加工使用滑動式鏜刀，在鏜削過程中是從內(nèi)向外鏜削，由于刀具旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力的作用，會造成加工表面外部光滑，內(nèi)部比較粗糙的不平現(xiàn)象。這樣就難以保證平面度要求，而且由于內(nèi)腔空間小，也很難檢測底部的平面度公差。

第三，精鏜底部的2-Ф15孔時(shí)，也很難觀察和測量。

第四，精磨殼體上端面。在磨削上端面時(shí)，由于不銹鋼不上磁，必須用螺絲堅(jiān)固工件在一塊平整的鋼板上，要在立式磨床上磨削加工，保證殼體上端面的平面度公差。

2.鑄造殼體結(jié)構(gòu)的改造

兩件套殼體的加工難度大，不容易保證精度及表面粗糙度，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本。針對這些不利于加工的因素和存在的一些問題，考慮把橢圓流量計(jì)外殼由原來的兩件套（殼體和端蓋板）改為三件套（上蓋板、殼體、底蓋板）的結(jié)構(gòu)。

二、三件套殼體的加工工藝方案

殼體的整體加工思路是主要采用帶刀庫的加工中心，解決了殼體加工工序多、刀具種類多、換刀次數(shù)多和要在不同機(jī)床上才能完成的問題，先粗加工、消除內(nèi)應(yīng)力處理、再精加工，具體操作如下。

1.粗加工工藝分析

（1）工件的安裝與夾緊。由于該產(chǎn)品是從美國引進(jìn)，夾具也是配套設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)是由一塊較大的底板和定位銷、壓板、調(diào)節(jié)定位機(jī)構(gòu)組成。

把工件底面放進(jìn)夾具中間定位槽，再放上殼體內(nèi)腔余量調(diào)節(jié)板定位板，通過調(diào)節(jié)出水口端殼體出水中定位調(diào)節(jié)器，直到使殼體內(nèi)腔的余量均勻，用壓板壓緊工件。

（2）刀具的選擇與切削用量。由于采用了三件套殼體，上下端面的加工可直接用三爪卡盤裝夾車削，預(yù)留精磨余量，省略了車床專用夾具；鏜削2—Ф70孔時(shí)，切屑能及時(shí)排出，對鏜刀的切削很有利，特別是改造后，減少了殼體內(nèi)腔底部加工的工序，相應(yīng)減去了锪孔和端面立銑刀。這樣，降低了加工難度，加工時(shí)間比原來減少了約30分鐘。

殼體的加工除了內(nèi)腔?70.79通孔是用專用鏜刀外，其他的都是常規(guī)刀具。刀具的選擇與切削用量如下表。

（3）殼體上下端面的加工。先粗車上下端面，粗加工內(nèi)腔及上端面螺紋孔及銷孔，再將殼體調(diào)頭，以上端面兩銷孔為定位重新裝夾，加工下端面的銷孔及螺紋孔。

（4）消除內(nèi)應(yīng)力處理。殼體經(jīng)過粗加工之后，必須通過回火應(yīng)力消除處理，提高其加工性能。

2.精加工工藝分析

第一，精加工時(shí)，由于內(nèi)腔是通孔，加工2-Ф70.79孔時(shí)，消除了側(cè)面與底面交界處的R角現(xiàn)象，減少了加工底面的工序，降低了加工難度。

第二，殼體精加工的安裝。殼體上下端面要先在磨床磨削，保證上下端面的平面度和平行度要求。為保證殼體內(nèi)腔孔與定位銷孔和軸孔的位置公差，必須在一次裝夾中加工。為此，必須設(shè)計(jì)一套精密工裝夾具，工件安裝時(shí)，先校正夾具的平行度，然后把殼體放進(jìn)夾具里面，用兩定位銷定位工件，然后用螺釘拉工件與夾具定位板貼緊進(jìn)行加工。

第三，刀具選擇與切削用量。殼體內(nèi)腔與定位銷孔的加工刀具如下。

第四，精加工時(shí)同樣需先加工上端面，然后調(diào)頭精加工下端面。

三、兩件套和三件套殼體加工過程比較

1.兩件套殼體加工過程

兩件套殼體加工工序見表3。

2.三件套殼體加工過程

三件套殼體加工工序見表4。

通過對LCB-9456橢圓流量計(jì)殼體制造工藝的改造，經(jīng)過實(shí)際加工和三坐標(biāo)測量儀的檢測，各加工部位的形位公差都符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；產(chǎn)品通過裝配和檢定，其計(jì)量指標(biāo)都符合標(biāo)準(zhǔn)。該方法簡化了殼體鑄造工藝和加工工藝，降低了鑄件缺陷和機(jī)械加工誤差，提高了產(chǎn)品的合格率和生產(chǎn)效率，降低了加工成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]李體仁.加工中心編程實(shí)例教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

（作者單位：湛江機(jī)電學(xué)校）