石油燃烧器机械制造技术研究.pdf

工业炉 石 油 化 工 设 备 技 术 ， 2 O l 6 ， 3 7 2 4 4 P e t r o Che mi c a l Equ i pme nt Te c hno l o gy 石 油燃烧器机械 制造技术研究 范修 谦 ， 江风 振 1 ． 保定风帆精 密铸造制 品有 限公 司， 河北 保定 0 7 1 0 0 0 ； 2 ． 长城 汽车股份有限公司 ， 河北 保定 0 7 l O O O 摘 要 材质 为 3 0 4的铸造 不锈铜 石油燃烧器 中间有规格为 1 6 I T l m2 mm1 2 O mm 的 窄缝 与 中部 的 环形腔相连通 ， 窄缝 内不允许 有铁 屑和毛刺 ， 针 对该 产品精度要 求高而且制造工艺 实现 困难的特点 。燃烧 器 采用 了先分后合工 艺技 术。即在 细长窄缝 和主要 结构装配前使 用专用 夹具加工 ， 再 行焊接 ； 装 配后 窄缝孔使 用专 用铰 刀校正焊接 变形 ， 实践证明不但解决 了细 长窄缝 的制造 工艺问题 ， 而且 最大限度 的减 少了细长窄缝 以及 环 形 封 闭 室的 压 力容 器 内毛 刺铁 屑 出现 的概 率 ， 使 产 品 满足 了要 求 。 关键 词 石油燃烧 器 分体 结构 细长窄缝加 工 回转夹具 专用铰刀 石油燃烧器是石油加热装备中最核心的关键 零部件 ， 铸件材质为耐热不锈钢， 采用熔模精密铸 造 工 艺 。石油 燃 烧 器 的 内部 结 构 为 1 6条 2 ． 5 8 2 0 0 mm 和 2 4条 1 ． 5 8 2 0 0 mm 细 长 窄缝 的环 形封 闭室 的压 力容 器 ， 它 的结 构 比较特 殊 ， 铸 件壁 厚也 不均 匀 。主要 技术 指 标 尺寸 公 差为 I T7 级 ， 形位 公差 0 ． 0 3 mm， 要 求 加 工后 2 ． 5 8 2 0 0 mm 细 长窄 缝 以及环 形封 闭室 的压 力容 器 内不 允 许有任何毛刺铁屑。如使用硅溶胶精密铸造工艺 铸 造 ， 受熔 模 精 密 铸造 工艺 的局 限 ， 模具 制 造 、 蜡 件制造 、 模 壳制 造 及 铸 件 清理 的制 造 工 艺难 度 太 大n ， 产品的合格率很低。本课 题通 过技术方 案 优化设计 ， 研究解决了最关键 的细长窄缝缝以及 环形 封 闭室 的压力 容 器 内的加 工和 内部不 允许 有 任何毛刺铁屑的问题 。 1 技 术方 案 的制定 通过对铸件的铸造工 艺性分析 ， 其技术指标 尺 寸公 差 I T7级 ， 形 位公 差 O ． 0 3 I T t m， 受 熔模铸 造 工 艺 条件 的 限制 ， 1 6条 2 ． 5 8 2 0 0 mm 细长 窄 缝 铸造 工 艺性 差 ， 而 进行 内孔 、 进 出气 口的加 工会 造成 细长 窄缝 内毛 刺 和环 形 封 闭 室 铁 屑 、 毛 刺无 法清除 ， 因此可将石油燃烧器结构分割设计成汽 腔芯和汽腔体焊接结构， 进而进行工艺技术方案 设计 ， 对 汽腔 芯 内孔 、 进 出气 口的细 长窄 缝 内毛刺 和环形封闭室铁 屑的部位 ， 焊接前仅考虑焊接变 形 ， 其它均先按 图纸技术要求清除缝隙 中的碎铁 屑和飞边毛刺后再焊接 ， 最后 以焊接前 的关键部 位定位制造其它加工面 。汽腔芯和汽腔体先分开 制造 ， 然后用组装、 焊接合为一体n 。 。‘ ， 再使用专用 镗刀 校正 汽腔 内孔 和汽 腔 的连接 面 。这样 不但 解 决 了细 长窄缝 蜡 件 和 铸 件 的制 造 难 题 ， 还 解 决 了 多槽 窄缝 内部 产 生 铁 屑 、 毛 刺无 法 清 除等 技 术 问 题 。 2产 品分 体设 计 根 据汽 腔制 造方 艺方 案设 计 的石油 燃烧 器装 配焊 接 产 品见 图 1 ， 分 别 在左 端 1 7 8 i T t m 处 、 右 端 8 5 mm 处体 分割 成 2个零 件 ， 件 1为汽腔 体 ， 件 2为汽腔芯 ， 件 1 、 件 2配合精度分别 1 7 8 H9 ／ h 9和 8 5 H9 ／ h 9 。件 1 、 件 2装 配 后 焊 接 为 “ V 型 ” 焊缝 。 2 。 A 图 1 石 油 燃 烧 器 结 构 设 计 3不锈钢 燃烧 器 的制造 3 ． 1 不锈 钢燃 烧器 汽腔 芯 的制造 收稿 日期 2 0 1 5 0 4 2 3 。 作者简介 范修谦 ， 男， 1 9 8 2年毕业河 北 工业 大学机 械制 造 专业 ， 学 士， 长期从事机 械设计制 造 、 材料 研究 、 精 密铸 造等 工作 ， 研究员高级工程 师。 Ema i l f a n 2l 81 2 6 ． C O IT I 。 第 3 7卷第 2 期 范修谦等． 石油燃烧器机械制造技术研究 3 ． 1 ． 1 汽 腔芯 精密 铸件 根据汽腔芯产 品铸件 的结构特点 ， 经过实验 的铸造浇 注系统设计一 组树 工艺见 图 2 。制壳 工 艺一遍浆用粘度较低的 4 O ～4 3 S面层涂料， 撒砂 用 1 0 0 ／ 1 2 0锆砂 ； 二 、 三浆用粘度 1 4 ～1 6 S过度层 涂料 ， 撒砂仍用 1 0 0 ／ 1 2 0锆砂 ， 要求--Z遍沾浆前 必须将内孔中的浮砂、 浆团清理后才允许操作 ， 铸 件浇注温度 1 5 6 0 ～1 5 7 0 ℃； 其它按硅溶胶溶模 精 密铸 造 普通 工 艺完 成 汽腔 芯 精密 铸 件 的生 产‘ 一 ”。 图 2汽腔芯精密铸造 工艺 3 ． 1 ． 2 汽腔 芯加 工 制造工 艺 汽腔芯内孔相关端面加工按图 3定位装夹找 正 ； 汽腔芯外圆相关端面接图 4定位装夹找正； 不 锈钢燃烧器汽腔芯 1 6条细长槽， 采用高速穿孔机 加工工艺孔 ， 数控线切割机床切槽 ， 设计穿孔切槽 工艺装备见 图 5 。使用 时 9 一工件装 入到 7 一定 位板中， 整体装配到图中位置 ， 用百分表找正找平 工件位置 ， 用件 6紧定螺钉将工件 固定 ， 用压板将 工装和工件压紧 ， 在小孔高速加工机加工 8个 1 mm工艺孔。同样使用数控线切割机床， 重复上 述 的找正方法 ， 从 8 个 1 1 Y l m工艺孔中穿丝编程 完成汽腔芯的制造 。 图 3汽 腔 芯工 艺 1 3 ． 2不锈 钢 汽腔体 的 制造 不锈钢汽腔体 的精密铸造的铸件浇注系统设 计一 组树工艺见图 6 。制壳采用 5遍浆 6遍砂 ； 浇 注温度 1 5 8 0 ～1 6 0 0℃； 不锈钢汽腔体机械加工 工艺见图 7 ， 使用数控 车床、 加长铁爪芯轴 ， 以孔 找正， 按工艺图加工成各 面， 保证图中尺寸和形位 公差精度要求 。 6 图 4汽腔 芯 工 艺 2 ⑥ 图 5汽腔芯小孔 窄缝加工工装 1 一底座 ； 2 ～支座； 件 3内六角螺钉 ； 4 一内六角螺钉 5 一 -_ 压板； 6 一 紧盯螺钉 ； 7 一定位板 ； 8 - - 小孔加工机 ； 9 --工件 ； 1 O 一定位螺钉 ／ ， ． f 、 、 ＼ 、 上 ／ I ，，，，，， 图 6 汽腔体精铸工艺 【 缓 ．- l ● J ／ _S ， 1 ．6 6l 6 3 、 ～ l 8 ● _一兽 ∞ 。 卜 一 I．6 ／ 喜 ‘ 1 睁 e 于 5 2 8 1 _／／ ／ ／ ／ I “／ J ／ J ． , t “ M 2 4 x 1 ． 5 l 『 _ 。 。 } 爝 图 7汽腔体加工 舒 l_●●L／ 寸 ／ 5一 一 石油化工设备技术 3 ． 3不锈 钢 石油燃 烧 器组装 为了保证汽腔芯端面六个凸出的凸台与汽腔 体出 口的相对位置， 如图 8所示 ， 将汽腔芯轻轻的 压入到汽腔体相关连的配合面中， 使用定位芯轴 ， 找 正 汽 腔芯 和 腔体 出汽 口以及 2 1 2 0 mm 窄缝 相 对位 置后 压 紧 ， 在 汽腔 体 和腔 芯 的 结合 面点 焊 3 44点 固定 ， 然后 用氩 弧 焊焊 接 退火 就 完 成 了不 锈钢 石油 燃烧 器 的铸件 制造 。 I 图 8石 油 燃 烧 器 装 配 3 ． 4不锈 钢石 油燃 烧器 机械 加工 3 ． 4 ． 1 矫 正 内孔 用 车床将 产 品 以外 园定 位 装夹 ， 将 手 动 可 调 铰刀装 配到一 端 为莫 氏锥柄 另一 端为 内方 孔 的刀 杆 中 ， 用 螺钉 固定 ， 再将 刀具 装到 后尾 座 中调整 铰 刀尺寸J J H 成 内孔 ， 这种方法 由于主要是矫正焊 接变 形 ， 预 留的加 工量较 小 ， J n X 时在 缝 隙处仅 仅 产 生碎 末 ， 而 没有 铁屑 和毛 刺 。 3 ． 4 ． 2机械 加 工 按 图 9工艺 图 定 位装 夹 ， 要求 内孔 配 芯 轴 长 度 ≥产 品 总长 的一 半 以上 ， 兼 顾 另 一 面加 工 量 车 成 M2 0 0 3 螺 纹及 相关 面 ； 再按图 1 0工艺定位装夹 ， 上螺纹套加工另一 端子 内孔 外 圆和端 面 ； 2 o 。 J l n l l 、 卜 0 I I 一 0 电 皇 、 、、 ～ S ．I 一 0 。 l 8 5一 ＼ 。 e e 图 9石油燃烧器机械 加工 1 倒面， 同样使用芯轴定位用压板按工艺图 1 l 定位压紧加工另一端内孔 ； 用钻模加工端面的连 接孔 ， 从 而完 成不 锈钢 石油 燃烧 器 的制造 。 I ’ J F ．二 J 卜 e 1 『 l I 。 鐾 n i 号 、 。 、 0 o。 一 l 8 5 一 、 0 卜 一 一 甘 e 图 1 0石油燃烧器机械加工 2 占 I 15 一 I l l l ． 霉。 J 一 e e 1 8 5 一 图 1 1石油燃烧器机械加工 3 4 结 语 石油燃烧器虽然结构复杂 、 精密铸造工艺性 差 ， 但 通过 改变产 品 铸件结 构 设计 ， 将 石 油燃烧 器 设计成汽腔体和汽腔芯 ， 改造设计 了小孔细长 窄 缝工艺装备和特殊刀具 ， 这样对汽腔芯 、 腔体与细 长窄缝以及环形封闭室相关联的部位采取焊接前 加 工 、 焊后 仅 仅用 特 殊 刀 具 校 正 内孔 然 后 内孔 定 位 ， 并结合使用专用的工艺装配和技术手段， 不但 解 决 了细长 窄缝 的制 造 工 艺 问题 ， 并且 最 大 限 度 的减少 了细 长窄缝 以及 环形 封 闭室压 力 容器 内毛 刺铁屑出现的概率 ， 使产 品满足了设计及使用的 要 求 。 参考 文献 [ 1 ] 中国铸造协会． 铸造手册[ M] ． 北京 机械工业 出版 社 ， 2 0 0 0 ． [ 2 ] 范修谦 ， 张新军． A S X 4 1 0分流器精密铸造 工艺研究 [ J ] ． 特种铸造机及有色合金 ， 2 O l 1 ， 3 1 8 7 4 0 7 4 3 ． [ 3 ] 范修谦 ， 成建敏 ， 李雪兴． z 1 5 2 1 2多级 泵导 液盘精密 铸造工 艺 [ J ] ．特 种 铸 造 机 及 有 色 合 金 ， 2 o 1 3 ， 3 3 8 7 5 4 7 55 ．