一种大型双头连轴法兰的毛坯制作工艺及工装的制作方法

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种大型双头连轴法兰的毛坯制作工艺及工装。

背景技术：

如图3所示是某大型机械中使用的双头连轴法兰，材料为合金结构钢锻件或不锈钢锻件，其外形直接超过1米，属于多品种多品种、小批量生产模式。由于每种规格的双头连轴法兰每次生产的数量较少，因此通常采用自由锻以降低模具费用，并缩短生产周期。

但是，上述双头连轴法兰在生产时也存在以下问题：

一是由于采用自由锻，其毛坯加工余量较大，特别是由于双头连轴法兰的颈部段外圆无法通过自由锻锻出，只能通过车加工将颈部段外圆车出，由此大幅度增加了机械加工的时间，其一方面增加了机械加工的成本，另一方面延长了交货期，无法满足客户交货期的要求。

二是颈部段外圆通过车加工车出，其车去的余量部分变成大量的废铁屑，导致原材料的利用率较低，不符合当代绿色制造的发展方向。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种大型双头连轴法兰的毛坯制作工艺及工装，旨在缩短机械加工时间、降低加工成本，并提高原材料的利用率，使得资源得到充分利用，实现绿色制造。具体的技术方案如下：

一种大型双头连轴法兰的毛坯制作工艺，包括法兰锻造和法兰锻造后的法兰粗加工，所述法兰锻造工艺中，采用自由锻将双头连轴法兰锻打成圆柱形锻坯，所述法兰粗加工工艺包括如下工艺步骤：

(1)粗加工拉毛刀：采用车床及车刀，对圆柱形锻坯的表面进行粗车加工；

(2)加工工艺槽：粗加工拉毛刀后，采用割槽设备及割槽工具，在双头连轴法兰的颈部段外圆上靠近上法兰背面及靠近下法兰背面的位置分别加工出一圈工艺槽，所述工艺槽距离上法兰背面及下法兰背面的距离分别根据上法兰背面及下法兰背面的粗加工余量而确定，所述工艺槽的槽底直径尺寸根据颈部段外圆处的粗加工余量而确定；

(3)制备线切割导向架：设计制作一用于对双头连轴法兰的颈部段外圆进行线切割加工的线切割导向架，所述线切割导向架包括按照上下位置水平设置的上导向杆、下导向杆，且至少在所述上导向杆、下导向杆的前端端部位置分别设置有用于定位安装线切割丝的导轮，所述上导向杆、下导向杆的截面高度尺寸、所述导轮的外径尺寸均小于所述工艺槽的宽度尺寸；

(4)线切割准备：采用带有移动工作台的线切割机床，并在移动工作台上设置回转工作台，将双头连轴法兰安装到回转工作台的中心；将线切割导向架固定到线切割机床上，并使得线切割导向架的上导向杆、下导向杆的前端端部分别水平对准工艺槽；将线切割丝安装到线切割机床上，并将线切割丝同时挂接到线切割导向架的上导向杆、下导向杆的导轮上；

(5)线切割颈部段外圆：开启线切割机床，对双头连轴法兰的颈部段外圆进行线切割；线切割时，先利用移动工作台的进给进行径向切割，使得位于上导向杆、下导向杆前端导轮之间的线切割丝切割至靠近工艺槽的槽底位置，径向切割到位后再利用回转工作台的周向进给进行周向切割，使得位于上导向杆、下导向杆前端导轮之间的线切割丝环绕周向进行切割，并通过周向切割使得颈部段外圆上被切除的粗加工余量部分形成与双头连轴法兰的本体相分离的余量环。

上述技术方案中，通过在双头连轴法兰上预先加工出工艺槽，并结合采用线切割导向架实现了双头连轴法兰的颈部段外圆的线切割加工，且通过线切割加工切去的颈部段外圆余量部分形成一个余量环，该余量环可以作为机械产品的其它零件的锻坯，由此提高了原材料的利用率，使得资源得到充分利用，实现了绿色制造。

另外，线切割时由于是沿圆周方向进行环形切割，其切割的时间主要是与线切割丝走过的环形周长有关，相比常规的车削加工工艺，在颈部段外圆的余量较大时更能够发挥出高效加工的优势，由此缩短了加工时间，降低了加工成本。

作为本发明的优选方案之一，所述余量环为两半结构的哈夫余量环，线切割时每周向切割180°后即进行径向回退切割以形成所述的哈夫余量环。

作为本发明的优选方案之二，所述余量环为周向等分切割的余量环，线切割时每周向切割一设定的等分角度后即进行径向回退切割以形成所述的等分切割的余量环。

实际生产时，可以根据产品的不同需求而将余量环切割成哈夫余量环或等分切割的余量环，从而增加原料利用的广度。

优选的，所述等分为三等分、四等分、六等分中的一种等分。

作为本发明的优选方案之三，所述割槽设备为车床，所述割槽工具为割槽刀。

作为本发明的优选方案之四，所述割槽设备为数控铣床，所述割槽工具为槽铣刀。

更优选的，所述槽铣刀为高速钢锯片铣刀或硬质合金锯片铣刀。

上述通过车加工或铣加工预先加工出方便线切割的工艺槽，为双头连轴法兰上颈部段外圆的高效率余量切除加工提供了有利条件。

作为本发明的优选方案之五，所述双头连轴法兰在锻打后设置有热处理工序。

作为本发明的优选方案之六，所述双头连轴法兰在线切割后还设置有超声波探伤工序。

本发明中，所述回转工作台优选为数控回转工作台。

一种用于上述大型双头连轴法兰的毛坯制作工艺的工装，其具体结构如下：所述工装为用于对所述双头连轴法兰的颈部段外圆进行线切割加工的线切割导向架，所述线切割导向架包括按照上下位置水平设置的上导向杆、下导向杆，且至少在所述上导向杆、下导向杆的前端端部位置分别设置有用于定位安装线切割丝的导轮，所述上导向杆、下导向杆的截面高度尺寸、所述导轮的外径尺寸均小于所述工艺槽的宽度尺寸。

上述工装在线切割机床上的固定方式为：所述线切割导向架搭接在线切割机床的上固定线架和下固定线架上。

优选的，可以在线切割机床的上固定线架上、下固定线架上和线切割导向架上预先设置螺纹连接孔，然后使用螺栓对搭接处进行固定。

上述线切割导向架的结构本身较为简单，其制造成本低，且安装方便。

优选的，所述上导向杆、下导向杆为具有中空结构的导向杆，且所述中空结构的导向杆的内孔与线切割机床的冷却液管路相连通。

本发明的有益效果是：

第一，本发明的一种大型双头连轴法兰的毛坯制作工艺及工装，通过在双头连轴法兰上预先加工出工艺槽，并结合采用线切割导向架实现了双头连轴法兰的颈部段外圆的线切割加工，且通过线切割加工切去的颈部段外圆余量部分形成一个余量环，该余量环可以作为机械产品的其它零件的锻坯，由此提高了原材料的利用率，使得资源得到充分利用，实现了绿色制造。

第二，本发明的一种大型双头连轴法兰的毛坯制作工艺及工装，线切割时由于是沿圆周方向进行环形切割，其切割的时间主要是与线切割丝走过的环形周长有关，相比常规的车削加工工艺，在颈部段外圆的余量较大时更能够发挥出高效加工的优势，由此缩短了加工时间，降低了加工成本。

第三，本发明的一种大型双头连轴法兰的毛坯制作工艺及工装，余量环可以根据需要切割成哈夫余量环或等分切割的余量环，从而可以满足不同产品的需求，从而增加原料利用的广度。

第四，本发明的一种大型双头连轴法兰的毛坯制作工艺及工装，通过车加工或铣加工预先加工出方便线切割的工艺槽，为双头连轴法兰上颈部段外圆的高效率余量切除加工提供了有利条件。

第五，本发明的一种大型双头连轴法兰的毛坯制作工艺及工装，线切割导向架的结构本身较为简单，其制造成本低，且安装方便。

附图说明

图1是本发明中的双头连轴法兰进行线切割加工的结构示意图；

图2是图1中的线切割导向架的结构示意图；

图3是双头连轴法兰的结构示意图。

图中：1、双头连轴法兰，2、颈部段外圆，3、上法兰，4、下法兰，5、工艺槽，6、线切割导向架，7、上导向杆，8、下导向杆，9、线切割丝，10、导轮，11、移动工作台，12、线切割机床，13、回转工作台，14、余量环，15、机床的上固定线架，16、机床的下固定线架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1：

如图1至3所示为本发明的一种大型双头连轴法兰的毛坯制作工艺及工装的实施例，包括法兰锻造和法兰锻造后的法兰粗加工，所述法兰锻造工艺中，采用自由锻将双头连轴法兰1锻打成圆柱形锻坯，所述法兰粗加工工艺包括如下工艺步骤：

(1)粗加工拉毛刀：采用车床及车刀，对圆柱形锻坯的表面进行粗车加工；

(2)加工工艺槽：粗加工拉毛刀后，采用割槽设备及割槽工具，在双头连轴法兰1的颈部段外圆2上靠近上法兰3背面及靠近下法兰4背面的位置分别加工出一圈工艺槽5，所述工艺槽5距离上法兰3背面及下法兰4背面的距离分别根据上法兰3背面及下法兰4背面的粗加工余量而确定，所述工艺槽5的槽底直径尺寸根据颈部段外圆2处的粗加工余量而确定；

(3)制备线切割导向架：设计制作一用于对双头连轴法兰1的颈部段外圆2进行线切割加工的线切割导向架6，所述线切割导向架6包括按照上下位置水平设置的上导向杆7、下导向杆8，且至少在所述上导向杆7、下导向杆8的前端端部位置分别设置有用于定位安装线切割丝的导轮10，所述上导向杆7、下导向杆8的截面高度尺寸、所述导轮10的外径尺寸均小于所述工艺槽5的宽度尺寸；

(4)线切割准备：采用带有移动工作台11的线切割机床，并在移动工作台11上设置回转工作台13，将双头连轴法兰1安装到回转工作台13的中心；将线切割导向架6固定到线切割机床12上，并使得线切割导向架6的上导向杆7、下导向杆8的前端端部分别水平对准工艺槽5；将线切割丝9安装到线切割机床12上，并将线切割丝9同时挂接到线切割导向架6的上导向杆7、下导向杆8的导轮10上；

(5)线切割颈部段外圆：开启线切割机床12，对双头连轴法兰1的颈部段外圆2进行线切割；线切割时，先利用移动工作台11的进给进行径向切割，使得位于上导向杆7、下导向杆8前端导轮10之间的线切割丝切割至靠近工艺槽5的槽底位置，径向切割到位后再利用回转工作台13的周向进给进行周向切割，使得位于上导向杆7、下导向杆8前端导轮10之间的线切割丝9环绕周向进行切割，并通过周向切割使得颈部段外圆2上被切除的粗加工余量部分形成与双头连轴法兰1的本体相分离的余量环14。

上述技术方案中，通过在双头连轴法兰1上预先加工出工艺槽5，并结合采用线切割导向架6实现了双头连轴法兰1的颈部段外圆2的线切割加工，且通过线切割加工切去的颈部段外圆2余量部分形成一个余量环14，该余量环14可以作为机械产品的其它零件的锻坯，由此提高了原材料的利用率，使得资源得到充分利用，实现了绿色制造。

另外，线切割时由于是沿圆周方向进行环形切割，其切割的时间主要是与线切割丝9走过的环形周长有关，相比常规的车削加工工艺，在颈部段外圆2的余量较大时更能够发挥出高效加工的优势，由此缩短了加工时间，降低了加工成本。

作为本实施例的优选方案之一，所述余量环14为两半结构的哈夫余量环，线切割时每周向切割180°后即进行径向回退切割以形成所述的哈夫余量环。

作为本实施例的优选方案之二，所述余量环14为周向等分切割的余量环，线切割时每周向切割一设定的等分角度后即进行径向回退切割以形成所述的等分切割的余量环。

实际生产时，可以根据产品的不同需求而将余量环14切割成哈夫余量环或等分切割的余量环，从而增加原料利用的广度。

优选的，所述等分为三等分、四等分、六等分中的一种等分。

作为本实施例的优选方案之三，所述割槽设备为车床，所述割槽工具为割槽刀。

作为本实施例的优选方案之四，所述割槽设备为数控铣床，所述割槽工具为槽铣刀。

更优选的，所述槽铣刀为高速钢锯片铣刀或硬质合金锯片铣刀。

上述通过车加工或铣加工预先加工出方便线切割的工艺槽5，为双头连轴法兰1上颈部段外圆2的高效率余量切除加工提供了有利条件。

作为本实施例的优选方案之五，所述双头连轴法兰1在锻打后设置有热处理工序。

作为本实施例的优选方案之六，所述双头连轴法兰1在线切割后还设置有超声波探伤工序。

本实施例中，所述回转工作台13优选为数控回转工作台。

实施例2：

如图1至3所示为一种用于实施例1的大型双头连轴法兰的毛坯制作工艺的工装的实施例，其具体结构如下：所述工装为用于对所述双头连轴法兰1的颈部段外圆2进行线切割加工的线切割导向架6，所述线切割导向架6包括按照上下位置水平设置的上导向杆7、下导向杆8，且至少在所述上导向杆7、下导向杆8的前端端部位置分别设置有用于定位安装线切割丝9的导轮10，所述上导向杆7、下导向杆8的截面高度尺寸、所述导轮10的外径尺寸均小于所述工艺槽5的宽度尺寸。

上述工装在线切割机床12上的固定方式为：所述线切割导向架6搭接在线切割机床12的上固定线架15和下固定线架16上。

优选的，可以在线切割机床12的上固定线架15上、下固定线架16上和线切割导向架6上预先设置螺纹连接孔，然后使用螺栓对搭接处进行固定。

上述线切割导向架6的结构本身较为简单，其制造成本低，且安装方便。

优选的，所述上导向杆7、下导向杆8为具有中空结构的导向杆，且所述中空结构的导向杆的内孔与线切割机床12的冷却液管路相连通。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。