一种基于电加热的导热油系统设计及其关键零部件的加工工艺设计机械工程及自动化专业.doc

编号xxxx学院毕业设计（论文）题目：一种基于电加热的导热油系统设计及其关键零部件的加工工艺设计 信机 系 机械工程及自动化专业学 号： 学生姓名： 指导教师： xx（职称：副教授） （职称： ）2016年5月25日xxxx学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）一种基于电加热的导热油系统及其关键零部件的加工工艺设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械96 学 号： 0923249 作者姓名： xxxx学院信 机系 机械工程及自动化专业毕 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专题：1、题目一种基于电加热的导热油系统设计及其关键零部件的加工工艺设计 2、专题 二、课题来源及选题依据本课题来源于企业，为企业正在生产系统，要求学生熟悉流体传动的基本原理，液压管路的设计和接头设计，同时运用机械专业知识， 设计该系统中关键零部件的机械加工工艺设计。 该系统需综合运用机械，电器控制、液压传动等知识，有较强的知识综合性和实用性，使学生能做到理论联系实际，为今后的工作打下扎实的实践基础。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：1.绘制导热油系统图； 2.编制该系统中典型零件机械加工工艺文件（三卡）； 3.绘制联接件零件图及部件图； 4.编写设计说明书（大于30页）； 5.专业外语翻译（大于800010000字符，约合汉字5000字符）； 四、接受任务学生： 机械xx班 姓名 xx 五、开始及完成日期：自2015年11月12日 至2016年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名 签名 签名教研室主任学科组组长研究所所长签名 系主任 签名2015年11月12日摘要了解流体传动的基本原理和接头的设计，同时运用机械专业知识，设计该系统中关键零部件的机械加工工艺。通过对电热油炉工作原理和电热油炉的使用及管理的了解，设计电加热导热油系统的整体装配图。根据所知的生产数据以及系统的运行要求，选用合理的零件进行装配。充分利用导热油系统，通过不断地技术改进和提高，来提高工厂的生产效益。同时对其关键零部件法兰盘进行机械加工工艺的分析，不同尺寸的法兰其加工余量是不同的，要根据法兰的大小正确的选取，保证零件加工的合理性。制定不同的工艺路线，通过对比选择合理的工艺路线。在确定加工余量后，根据加工工序的背吃刀量确定切削的进给量。粗取切削速度，计算出机床的主轴转速并选取机床的实际转速参数，算出实际切削速度。在法兰盘与管道的连接中，焊接也起了决定性作用，为了达到更好的焊接效果，需要对焊接填充材料进行选择。关键词：导热油系统；工艺路线；切削用量；焊接AbstractUnderstand the basic principles of fluid transmission and joint design, mechanical professional knowledge at the same time, the design of key parts machining process in the system. In the working principle of electric heating oil furnace and electric heating oil furnace use and management of the understanding, design electric heating heat conduction oil system of the whole assembly drawing. According to the known production data, and system operation requirements, choose reasonable parts are assembled. Make full use of the heat conduction oil system, through constant technical improvement and improve, to improve the production efficiency of the factory. And key components to its flange machining process analysis, different sizes of flange machining allowance is different, according to the size of the flange correct selection, ensure the rationality of parts processing. Make a different process route, through contrast to choose reasonable technology route. After determine the machining allowance, according to the machining process of turning to determine the cutting feed back. Rough cutting speed, to calculate the spindle speed of the machine tool and the selection of machine tool speed parameter, calculate the actual cutting speed. In connection, flange and pipe welding also play a decisive role, in order to achieve better welding effect, need to choose the welding filler material .Keywords: heat conduction oil system; Process route; Cutting parameter; The welding 目录摘要IIABSTRACTIII目录V1 绪论11.1 课题研究的意义11.2 课题研究的目的11.3 课题研究的范围11.4 达到的技术要求11.5 课题研究的内容11.5.1 加热器本体21.5.2 电加热导热油系统的特点22 整体设计32.1 整个系统里主要用到以下零部件43 部件的选用与设计53.1 高温法兰闸阀的选用53.2 导热油泵的选用53.3 压力表73.3.1 压力表的分类73.3.2 压力表的选用73.3.3 压力表的安装与日常维护83.4 加热熔器DN30083.5 电加热管芯的选用83.5.1 法兰电加热管83.5.2 法兰电加热管的特点93.6 止回阀的选用93.7 针型阀的选用103.8 防爆热电阻的选用103.9 过滤器的选用113.10 膨胀节的选用114 法兰盘的设计及制造工艺134.1 机加工工艺规程的步骤及原则134.2 法兰盘零件的分析144.2.1 法兰的作用144.2.2 零件的工艺分析144.3 工艺规程设计154.3.1 确定毛坯的制造形式154.3.2 基面的选择154.3.3 制定工艺路线154.3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定164.3.5 确定切削用量195 系统的管道焊接与装配295.1 焊接工艺的重要性295.2 焊接过程的物理本质295.3 焊接方法305.4 装配工艺规程305.4.1 装配的精度305.4.2 装配工艺规程的设计步骤316 结论与展望336.1 结论336.2 展望33致 谢34参考文献35一种基于电加热的导热油系统设计及其关键零部件的加工工艺设计1 绪论1.1 课题研究的意义随着科学技术的进步和工业生产的发展，有机热载体炉得到了不断的发展和应用。虽然有机热载体炉的工作压力比较低，但是炉内热传导液温度高，且大多热传导液具有易燃易爆的特性，一旦在运行中发生泄漏，将会引起火灾、爆炸等事故，这样不仅有很重大的财产损失，严重的甚至会造成人员伤亡。因此，对有机热载体炉的安全运行和管理，必须高度重视，防患于未然。电热油炉作为一种直接的热能供给方式，已成为一种基础且关键的工业及民用设施。随着全球经济的快速增长，工业发展及城市建设步伐的不断加快，为电热产业带来了无限商机。1.2 课题研究的目的更加详细的了解电热油炉，熟悉它的工作原理，为电热油炉的发展做铺垫。了解电热油炉的使用和管理，充分利用导热油系统，通过不断地技术改进和提高，来提高工厂的生产效益。1.3 课题研究的范围电热油炉的很多部分都是焊接起来的，因此整个电热油炉的加工工艺规程中，焊接工艺在这个系统里起着举足轻重的作用，焊接的出错可能导致整个系统的失效，甚至引发整个系统的爆炸。电热油炉的机加工工艺规程中，除了焊接工艺，系统里其他很多零部件是机加工出来的，零件的大小，尺寸，都有明确的要求。电热油炉也分各种型号，所以并不是所有的电热油炉零件都通用。系统的运行都是各个零部件组合在一起协同作用，所以正确地把各个零件组合起来是保障电加热系统稳定运行的充分条件，零件组装错误会导致系统的失效。电热油炉的电加热管芯因为是热油炉，所以他是用来传递热量的，那么用什么加热，如何加热很关键。加热管芯要考虑到电阻丝，氧化镁粉。油管法兰盘的工艺设计，这个系统密封性必须要严实，不然这个系统会漏油，从而热量也就损失了。使整个系统的效率下降，而浪费更多的资源。为了保障这个系统的长久运行，测温元件则能测量整个系统的温度，从而能更准确的利用系统。1.4 达到的技术要求可在较低的运行压力下，获得较高的工作温度，有效降低管线和锅炉的工作压力。热传导效率高、热损失小，升温快、降温慢。温度控制精确，受热相对均匀。成倍延长设备使用寿命。闭式循环和开式操作均安全可靠。节约能耗约50%左右，对大气烟尘排放减少一半。节油节水节电，对于沙漠缺水、高寒地区、缺电地区推广价值高。1.5 课题研究的内容电热式油加热器（电热油炉）是一种新型、节能、能提供高温热能的工业设备。供热原理：以电热升温，采用导热油作传热介质；在闭路循环系统中通过泵使热载体强制循环，在低压、高温状态下运行，直接释放热量，从而达到了提供热源的目的。经用热设备卸载后，重新通过循环泵，回到加热器，再吸收热量，传递给用热设备，如此周而复始，实现热量的连续传递，使被加热物体温度升高，达到加热的工艺要求。将热能输送给用热设备后，继加热循环再加热再循环的特种工业油炉。 1.5.1 加热器本体 1、加热器本体由锅炉钢结构组成，内胆经特殊防锈处理，外部采用耐高温涂料保护。2、电加热器内采用“分层、逐节加热”技术成果。可以完全消除加热器内的“死角”，从而使重油在电加热器内循环流动，使重油受热均匀，不在容器内因停滞而产生结焦，从而消除因“死角”内的油品过热而产生的碳化和结焦。3、热交换采用国外最新的多管、大面积换热结构。特粗三相单端出线电热元件与被加热的重油不直接接触，使换热管表面与被加热重油之间的温差大大降低，避免了重油的碳化现象。4、电热元件采用远红外辐射技术，大大提高了传热效率，同时又降低了换热管的表面温度，从而进一步防止了油品因在换热管表面的局部过热而产生碳化和结焦。1.5.2 电加热导热油系统的特点1、能在较低的运行压力下获得较高的工作温度。2、闭路循环供热，热量损失小，节能效果显著，并可以满足不同使用温度的多个用热设备，可进行稳定、均匀、柔和加热和高精度的（1）温度控制。3、具有先进、高可靠性控制系统（PID自整定）和安全检测装置。4、安全高效的电热型高温发生器，体积小、传热快、不结焦。5、高效率、密集性传热管技术。6、运行费用低，回收投资快。7、设备结构合理、配套齐全、安装周期短、运行操作简单，自动化程度高，安全可靠，适用范围广泛。8、具有完备的运行控制和安全监测装置，能实行自动化控制。 9、 能在较低的运行压力下，获得较高的工作温度。 10、 热效率高，可达95%以上，控温精度可达1。 11、设备体积小，安装较灵活，宜安装在用热设备附近。 12、具有完备的运行控制和安全监测装置，可以精密地控制工作。 372 整体设计电加热油炉的热量是由浸入导热油的加热元件产生及传输的。通过对导热元件进行加热，以导热油为介质，将浸入导热油的电加热元件上长生的热量进行传输。再利用循环泵，将导热油通过油路管道进行强制的液相循环。导热油所产生的热量共给给一个或多个设备进行使用，经过设备卸载后回到加热器。热油吸收热量再次进行传输，周而复始，实现热量的连续传递，被加热物体的温度不断升高至工艺所需的要求。其整体设计图如图2.1所示。 图2.1 电加热油炉整体设计整个系统的目的是将油进行自加热再出输给需要用热量的设备，那么系统是如何进行加热，进行传输的呢。下面就将介绍一些系统用到的零部件以及他们起到的作用。一种基于电加热的导热油系统设计及其关键零部件的加工工艺设计2.1 整个系统里主要用到以下零部件1、法兰DN65、DN50、DN20。法兰的作用：法兰连接就是把两个管道、管件或器材，先各自固定在一个法兰盘上，两个法兰盘之间，加上法兰垫，用螺栓紧固在一起，完成了连接。有的管件和器材已经自带法兰盘，也是属于法兰连接。法兰分螺纹连接（丝接）法兰和焊接法兰。低压小直径有丝接法兰，高压和低压大直径都是使用焊接法兰，不同压力的法兰盘的厚度和连接螺栓直径和数量是不同的。后面的章节会详细介绍法兰的工艺。2、高温法兰闸阀。 高温法兰闸阀的作用：用于控制整个油路的开关，但是不能起到调节和节流的作用。3、导热油泵。导热油泵的作用：给系统里的有加压，便于传输。采用两种不同的油泵分别是KCB-55和WRY65-50-180（5.5kw）。4、压力表。压力表的作用：用来测量系统的压力，确保系统的安全，防止高压产生的爆炸或者低压导致热油不能很好的传输。5、加热容器DN300。加热熔器DN300，可以看出，这是用来进行热油存储的装置，其使用的是碳钢材料，设计压力0.7MPa。6、电加热芯。电加热管芯是插入DN300容器里的加热元件。7、止回阀。止回阀的作用是在系统运行中，避免管路中的导热油倒流，这样能更好地进行油路正确传输。8、针型阀。针型阀的作用是开启或切断管道通路。9、热电阻。热电阻的作用是其电阻值随着温度的升高而增加这一电阻特性从而进行温度的测量。10、过滤器。过滤器的作用是过滤，它是一种过滤设备，它的主要功用就是将导热油在运行过程产生的胶质沉淀物过滤出来。11、膨胀节。膨胀节是一种补偿装置，利用波纹管补偿器中的弹性元件的有效伸缩变形来吸收导管或容器的由于热胀冷缩原因产生尺寸的变化。这里介绍的零部件基本事外购的，法兰盘是加工件，第四章会详细论述法兰加工工艺规程。3 部件的选用与设计想要有一个稳定的导热油系统，对于各标准件的选用就有很大的讲究，所以要选用符合生产数据的零件进行装配。本章就具体介绍了一些标准件的型号。3.1 高温法兰闸阀的选用在第二章中简单地介绍了高温法兰闸阀的作用，现在稍微具体地介绍起功用特点。产品图如图3.1所示。图3.1 高温法兰闸阀示意图高温法兰闸阀适用于公称压力在1.6MPa至16.0MPa，工作温度在-29摄氏度至550摄氏度的石油、化工、水力、火力电站各种系统的管路上，切断或接通管路介质。其适用的介质是：水、油品、蒸汽以及酸、氨、碱、尿素、含硫的天然气等化工用品。 导热油系统中采用的介质是油品，最高操作温度在315摄氏度，设计温度则是340摄氏度，设计压力0.7MPa。所以，高温法兰闸阀对与导热油系统的工作环境要求都能达到满足。系统选用的是上海秉奇阀门有限公司制造的高温法兰闸阀。主要用到的是高温法兰闸阀DN20、高温法兰闸阀DN50、高温法兰闸阀DN65。此阀门符合国内外先进的标准要求，而且密封性可靠。不仅如此，有着完美造型的它再加上优良的性能，何不为导热油系统的首选呢？操作方式多种多样，主要的有手动、齿轮传动、电动、气动等。虽然操作方式多种多样，导热油系统采用的是手动的操作方式。采用弹性闸板结构，中大口径设置的推动轴承，摩擦力小并且配有撞击手动，所以次法兰闸阀的开关轻松自如。但是要保持有专门的看管人员，随时查看。3.2 导热油泵的选用在传输系统或者循环系统中，导热油泵是一种很好的泵体对于热交换设备，它是理想的用泵配套设备。由于系统中没有自动加压的装置，所以我们需要给系统配备导热油泵。系统中用到的泵体主要有两种，一种是WRY65-50-180，此导热油泵是常州市常能导热油泵有限公司的产品，具体结构图如图3.2所示。图3.2 WRY导热油泵结构图另一种导热油泵是KCB-55，此泵体是河北沧州的泊头市鹏展泵阀有限公司原（鹏远泵业制造公司）开发生产的。其中KCB-55是属于齿轮泵，其工作原理很简单，如图3.3。通过进油孔将油品吸入两个齿轮中间，并且通过齿轮的啮合，把油品充满整个空间。齿轮啮合带动油品的旋转，使其沿壳体运动，油品运动到另一端。简单地说，当一个齿进入另一个齿的流体空间时，液体就被机械性地挤排出来。图3.3 齿轮泵的工作原理结构图WRY65-50-180则是一种防爆导热油泵，是常能导热油泵有限公司专业生产的武林牌WRY型系列高温热油循环泵。WRY所拥有的使用功率从0.55KW132KW共20余种规格型号，导热油系统采用的是5.5KW的导热油泵。脚支撑结构形式为单级单吸悬臂式基本结构。一改传统的冷却结构-水冷，使得泵结构更为合理、简单。性能好，使用可靠。3.3 压力表3.3.1 压力表的分类压力表按照其转换原理的不同，不同大致可分为四类：第一种是液柱式压力计：根据流体静力学原理，通过液柱高度将被测的压力表现出来。结构形式也有不同，所以可以分为U形管压力计、单管压力计等。这类压力计有简单的结构，使用起来很方便，但由于受工作液的毛细管的作用、密度及视差等因素，其准确度会受到很大的影响。因为其测量范围比较窄，所以一般用来测量较低压力、压力差或者真空度。第二种是弹性式压力计：它是通过弹性元件变形的位移来和被测压力进行转换，例如弹簧管压力计及模式压力计及弹簧管压力计等。 第三种是电气式压力计：它是将被测压力转换成机械和电气元件的电量（如电压、电流、频率等），进行测量的仪表，例如各种压力变送器和压力传感器。 第四种是活塞式压力计：它是运用水压机液体传送压力原理，用活塞上所加平衡砝码的质量和所测压力进行对比来进行测量的。它有很高的测量准确度，小到0.05%0.02%的误差。但价格较贵，结构较复杂。来检验其他类型的压力计时可用作为标准压力测量仪表。导热油系统中采用的是一般的压力表，它有个敏感元件-波登管，表内有机芯的转换机构，当产生压力时，波登管会发生弹性形变，机芯的机构将弹性形变转换为旋转运动，与机构联接的指针会发生偏转来显示压力。所以导热油系统中用的压力表是采用了第二种弹性式压力计，工作原理图如图3.4所示。 图3.4 压力表的工作原理图3.3.2 压力表的选用锅炉工作压力小于2.5MPa时，压力表精度不低于2.5级；工作压力大于2.5MPa的锅炉，压力表的精度不低于1.5级；工作压力大于14MPa的锅炉，压表的精度应为1级。导热油系统的设计工作压力是0.7MPa，所以所用的压力表的精度不得抑郁2.5级。由于压力表的量程应是锅炉最大压力的1.5-3倍，我们取中间值2倍。所以对于压力表的量程在700左右。压力表是固定在锅炉外壳的，这样不仅便于观察，也便于定期地进行冲洗操作，更换压力表的位置。3.3.3 压力表的安装与日常维护（1）压力表使用环境温度为-4070，相对湿度不大于80%，如偏离正常使用温度时，须计入温度附加误差。（2）压力表必须垂直安装，力求与测定点保持同一水平，如相差过高计入液柱所引起的附加误差，测量气体时可不必考虑。安装时将表壳后部防爆口阻塞，以免影响防爆性能。（3）压力表正常使用的测量范围：在静压下不超过测量上限的3/4，在波动下不应超过测量上限的2/3。在上述两种压力情况下大压力表测量最低都不应低于下限的1/3，测量真空时真空部分全部使用。（4）使用时如遇到压力表指针失灵或内部机件松动、不能正常工作等故障时应进行检修，或联系生产厂家维修。（5）仪表应避免震动和碰撞，以免损坏。3.4 加热熔器DN300加热熔器DN300是采用碳钢材料，采用卧式的装置方式，最高温度高于设计温度340摄氏度。占地面积小，用电量小，具有环保，无污染物排出的等特点。3.5 电加热管芯的选用3.5.1 法兰电加热管 图3.5 法兰电加热管示意图3.5.2 法兰电加热管的特点导热油系统中是采用法兰式的电加热管，也叫插入式电加热器，是用U型管状电热元件，根据加热不同介质来设计的。其装配是在法兰盖上，插入需加热的介质中，发热元件工作时，所释放出的热量传导给被加热的介质，使介质温度升高，达到所需的工艺要求。当介质温度达到工艺要求的设定值时，控制系统会根据温度传感器发出的信号，经PID运算后调节电加热器输出功率，对发热元件的电阻性负载实现温度控制。法兰电热管主要针对石油、化工、食品、机械等行业各类储罐、容器、油箱内物料保温和加热。电加热管是管状电热元件它是由金属管、螺旋状电阻丝及结晶氧化镁粉等组成的。在不锈钢无缝管内均匀地分布高温电阻丝，在空隙部分填入导热性能和绝缘性能均良好的结晶氧化镁粉，结构不但先进，热效率高，发热均匀，高温电阻丝中有电流通过时，产生的热通过氧化镁粉向金属管表面扩散，再传递到被加热件或空气中去，达到加热的目的。适用于加热空气、油、水、化学介质、热压模，熔化盐、碱及低熔点合金等。3.6 止回阀的选用止回阀也叫止逆阀、止逆阀或者单向阀，作用是防止管路中的介质定向流动而不致倒流。止回阀也包括水泵吸水管的底阀。止回阀按其结构分为升降式止回阀、蝶式止回阀和旋启式止回阀。其中升降式止回阀包含立式和卧式两种不同形式。旋启式止回阀分为单瓣式、双瓣式和多瓣式三种不同形式。蝶式止回阀则为直通型。在连接形式上，止回阀可分为焊接、螺纹连接和法兰连接三种。止回阀的开关是靠介质流动和力量自行开启和关闭的，以防止介质倒流。所以这是一种自动阀门，主要就用于单向流动的介质的管道上，介质只能往一个方向流动以免发生事故。在导热油系统中所用的止回阀是H44型的旋启式止回阀，采用的是法兰连接。其结构图如图3.6所示。图3.6 止回阀的结构示意图3.7 针型阀的选用针型阀是用来精确调整的阀门，针型阀的用途广泛，在火焰切割中用的割距，用来调整火焰温度的旋钮就是是针型阀。针型阀的主要作用是作开或切断管道的通路。切断流体是任何阀门的主要作用，但是根据阀芯的不同可以分为闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、针型阀等。相比而言，针型阀比其他的阀门密封性好，同时也能承受更大的压力。一般的针型阀做成螺纹连接，这样针型阀与压力表配合使用，效果最佳。导热油系统中用的是J13H型针型阀，其结构简图如图3.7所示。图3.7 针型阀的结构示意图3.8 防爆热电阻的选用防爆热电阻的原理是利用间隙隔爆，设计具有做够强度的接线盒等部件，把会产生火花、危险温度或者电弧的零件都密封于接线盒腔内。当接线盒腔内有爆炸发生时，就能通过接合面间隙熄火和冷却，爆炸后的温度及火焰不会传到腔外来测量温度。导热油系统中采用的是PT100防爆热电阻。其测量精度高，性能稳定，机械强度高，耐高压高温。测温元件和二次仪表已经选用合理，关键问题就在于正确的安装。如果错误安装，即使仪表准确度再高，也测量不到真实的温度值，也就起不到检测的作用。其安装可分为垂直安装、倾斜安装、弯头安装以及扩大管安装。如图3.8所示 图3.8 （a）垂直安装 （b）倾斜安装 （c）弯头安装 （d）扩大管安装在安装时应注意以下几点：（1）测量温度时，保证热电阻与流体充分接触，减少测量误差。因此，要选择有代表性的测溢点位置。测量管道流体介质温度时，插入时应迎着流动方向，至少须与被测介质正交(成90度)，测温点应处在管道中心位置，且流速最大。（2）热电阻的接线盒的出线孔要朝下安置，以免积水及灰尘等造成接触不良，防止引入干扰信号。（3）热电阻要避开热辐射强烈影响的地方。要密封安装孔，避免被侧介质逸出或冷空气吸入而引入误差。（4）若工艺管道过小(直径小于80 mm)，安装测温元件处应接装扩大管，如图3.8（d）所示。（5）为了防止热量散失，热电阻应插在有保温层的管道或设备处。（6）安装在负压的管道中时，必须保证密封性，防外界冷空气进入，使读数降低。3.9 过滤器的选用过滤器是由简体、不锈钢滤网、传动装置、排污部分及电气控制部分组成。待过滤的水从水口流入，经过过滤器的滤网，通过出口进入管道进行工艺循环。在循环过程中，水中会有很多颗粒杂质呗滤网拦截。长久之后，截留的杂质会越来越多，虑孔越来越小，使进出口之间产生压力差，压力差达到设定值时会发送电信号到控制器上，控制系统启动驱动马达通过传动组件带动轴转动，同时将排污口打开清除污垢，清洗完毕后系统返回初试状态，系统正常运行。过滤器按照功能可分为自清洗过滤器、全自动过滤器、刷式过滤器和弹性过滤器。导热油系统中采用的是DN65弹性过滤器，免维护、自动清洗，这样就避免了滤芯因为长时间工作堵塞的隐患。3.10 膨胀节的选用膨胀节是一种补偿元件，有弯管式膨胀节、波纹管膨胀节和套管伸缩节。弯管式膨胀节是吧管子弯成U形或其他形状，也叫涨力弯。是利用形体的弹性形变进行补偿的。其强度好、寿命长以及可现场制作的优点深受顾客青睐。但其缺点也是有的，占用空间大、摩擦阻力大、消耗钢材多。所以这种膨胀节多用于蒸汽管道和长管道上。套管伸缩节则是由内外套管组成，它能够在轴向作相对运动，并在内外套管之间采用填料函密封，两端装有导向支架。使用时注意，保持两端管子在一条轴线上移动。对流体的流动摩擦阻力小、结构紧凑。但也有缺点：密封性差，对固定的支架推理力较大。主要用于水管和低压蒸汽管。波纹管膨胀节的应用比较广泛，导热油系统中采用的就是波纹管膨胀节。它是用金属波纹管支撑的一种膨胀节，能够沿着轴线方向伸缩，允许少有少量的弯曲。为了避免超过允许补偿量，波纹管的两端会设有保护环和保护拉杆，并且在它的两端管道上安装导向支架。这样不仅节约空间和材料，也便于标准化批量生产，但其使用的寿命比较短。主要的结构图如图3.9所示图3.9 波纹管膨胀节结构图4 法兰盘的设计及制造工艺在一定的生产条件下，在保证产品质量和快速响应市场需求的前提下，获得最好的经济效益是制定工艺规程的基本原则。制定工艺规程时，应追求技术上的先进性，经济上的合理性，生产上的安全性，并积极推行绿色制造工艺。本章介绍了及加工的工艺规程和法兰盘的设计制造工艺。虽然这种法兰盘是最简单的构造，但是麻雀虽小五脏俱全，在加工法兰盘的过程中所用到的加工工序都是比较详尽的。4.1 机加工工艺规程的步骤及原则机加工工艺规程的步骤：（1）零件分析分析零件的结构特点，确定零件的主要加工方法；分析零件的加工技术要求，确定重要表面的精加工方法；根据零件的结构和精度，制定零件加工工艺性评价。 （2）确定毛坯根据零件的生产批量和材料选择毛坯的种类；根据毛坯制造的工艺特点和毛坯总余量确定毛坯的大小和形状；绘制毛坯工件图。 （3）确定各表面加工方法根据零件各加工表面的形状、结构特点和加工批量逐一列出各表面的加工方法。可以有多种方案，再根据现有条件再进行逐一比较，选择一种最适合的方案。 （4）确定定位基准选择粗基准，按照粗基准的选择原则，第一道工序加工选择为粗基准；选择精基准，按照精基准的选择原则，第一道工序以外的各表面的定位基准为精基准，以便确定定位方案和按照基准先行的原则安排工艺路线。（5）划分加工阶段一般零件加工阶段分为三个阶段：粗加工、半精加工、精加工阶段。粗加工又包括粗车、粗铣、粗刨、粗镗等。半精加包括半精车、半精铣、半精刨、半精镗等。精加有精车、精铣、精刨、精镗、粗磨、精磨。当零件尺寸精度在IT6级及以上，表面粗糙度在Ra0.4以上时，要进行超精加工。 （6）热处理工艺安排及辅助工序安排热处理工艺将零件加工的阶段自然分开。一般情况下，铸造后毛坯要进行时效处理，锻造后毛坯要进行正火或者退火处理，然后粗加工。粗加工之后，复杂铸件要进行二次时效，轴类零件一般进行调质处理，然后再进行半精加工。各类淬火放在磨削加工前进行，表面化学处理放在零件加工后进行。 辅助工序包括去毛刺、划线、涂防锈油、涂防锈漆等也要在需要的时候安排进去。 （7）拟订工艺路线按照基准先行、先主后次、先粗后精、先面后孔的原则安排工艺路线。并以重要表面的加工为主线，其他表面的加工穿插其中。一般次要表面的加工是在精加工前或磨削加工前进行的，重要表面的最后的精加工为放在整个加工过程的最后进行；根据加工批量及现有生产条件考虑工序的集中与分散，以便更合理地安排工艺路线；安工序按排零件加工的工艺路线。 （8）工序设计选择工序的夹具、量具、切削机床、切削刀具；确定工序的加工余量，计算各表面的工序尺寸；选择合理切削参数，计算工序的工时定额。 （9）填写工艺卡片将相关内容填入工艺卡片中，工艺卡片有三种：工艺过程卡、工序卡和工艺卡。制定工艺规程的原则：在一定的生产条件下，所编制的工艺规程要能以最低的费用和最少的劳动工时，有效地加工出符合技术要求及图样的零件。编制的工艺规程首先要保证产品的质量，但在这同时也要争取到最好的经济效益。所以在制定工艺规程时，要注意以下三个方面：（1）技术上的先进性：在制定工艺规程时，要了解国内外本行业（这里涉及的是机械加工行业）工艺技术的发展。通过必要的工艺试验，优先采用先进工艺和工艺装备，同时还要充分利用现有的生产条件。（2）经济上的合理性：在一定的生产条件下，可能会出现几个保证工件技术要求的工艺方案。此时应全面考虑，通过核算或评比选择经济上最合理的方案，使产品的能源、物资消耗和成本最低。（3）有良好的劳动条件：制定工艺规程时，要注意保证工人具有良好、安全的劳动条件，通过机械化、自动化等途径，把工人从笨重的体力劳动中解放出来。4.2 法兰盘零件的分析4.2.1 法兰的作用法兰又叫法兰盘或突缘，是管子与管子相互连接的零件。连接于管端，法兰盘上加工有孔眼，可以用螺栓连接两法兰，法兰间用衬垫密封。法兰管件指带有法兰（突缘或接盘）的管件。这种法兰管可浇铸而成，也可以由螺纹连接或焊接构成。法兰的联接由一对法兰、一个垫片及若干个螺栓螺母组成。垫片放在两法兰密封面之间，拧紧螺母后，垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形，并填满密封面上凹凸不平处，使联接严密不漏。有的管件和器材已经自带法兰盘，也是属于法兰连接。法兰连接是管道施工的重要连接方式。 法兰连接使用方便，能够承受较大的压力。在工业管道中，法兰连接的使用十分广泛。在家庭内，管道直径小，而且是低压，看不见法兰连接。如果在一个锅炉房或者生产现场，到处都是法兰连接的管道和器材。通俗地讲，法兰盘的作用就是使得管件连接处固定并密封。4.2.2 零件的工艺分析导热油系统中用的是DN20、DN50和DN65的法兰。法兰盘共有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求。现分述如下：（1）以孔为中心加工表面以中心孔车各个端面，倒角。（2）以法兰盘非凸台面为基准的加工表面加工表面包括:扩中心孔，钻螺栓孔。由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。4.3 工艺规程设计4.3.1 确定毛坯的制造形式零件材料是为碳钢，零件年产量是大批量，而且零件加工的轮廓尺寸不大，在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出，毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。4.3.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。按照有关粗基准的选择原则（如果必须首先保证工件上欲加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面为粗基准），现选择中心孔的外表面为粗基准，利用三爪自定心卡盘夹持最大外圆，并且使卡盘端面紧靠凸台端面，这样可以消除所有六个自由度，达到完全定位。（2）精基准的选择。主要应考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再