1、 毕业 设计 （论文） 摘 要 数控技术也叫计算机数控技术（ Computerized Numerical Control 简称：CNC），它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可以通过计算机软件来完成。数控技术是制造业信息化的重要组成部分。 本课题主要研究数控技术中的法兰盘的加工工艺： 1、 法兰的发 展现状 随着我国法兰行业的发展，法兰的品种也在不断增加，应用法兰的行业也越来越多，如石化行业、炼油行业、核电行业、火电行
2、业等都有广泛的使用。而越来越多的行业应用也对法兰有更多新的要求，对法兰质量与技术要求也越来越高 ，在各行各业中的发展还是很有前景的。 2、法兰的模型的建立 根据加工厂家提供的图纸制作法兰的 CAD 图，并根据厂家提供的数值进行法兰的模型的分析 3、 数控技术的应用 数控技术应用专业培养与中国社会主义现代化建设相适应，德、智、体、美、劳全面发展，牢固掌握文化基础知识、具备从事数控加工和数控设备操作与管理的基础理论知识和综合职业能力，有较强的实践能力，在生产、服务、技术、管理第一线从事数控设备及其它机电设备操作与维护的高素质劳动者和初中级应用型专门人才。 关键词：法兰的发展 ; CAD 图 ; 数
3、控技术 ; 数控机床 ; 成品展示 目 录 第一章 绪论 . 1 1.1 前言 . 1 1.2 法兰的发展现状 . 2 1.2.1 法兰盘行业面临的形势任务分析 . 2 1.2.2 法兰盘市场 需求分析 . 2 1.3 法兰在现实生活中的应用 . 6 1.4 法兰的分类及其特点 . 7 第二章 法兰的模型建立 . 9 2.1 法兰的 CAD 图纸及 CAD 图 . 9 2.1.1 法兰的 CAD 图纸 . 9 第三章 法兰的加工工艺过程 . 10 3.1 法兰的制作设备 . 10 3.1.1 关于车床及车削中心 . 10 3.1.2 关于数控 . 10 3.1.3 数控机床 . 12 3.2
4、法兰的零件分析 . 12 3.3 法兰的基准的选择 . 13 3.4 法兰的加工方法 . 13 3.5 法兰的实际加工设备展示 . 15 3.6 法兰的最终成品展示 . 15 第四章 法兰的发展与前景展望 . 16 致 谢 . 18 参考文献 . 19 第 1 页 共 22 页 第一章 绪论 1.1 前言 机械类机械专业主要包括机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、工业设计、过程装备与控制工程等。 不少同对该类机械专业的就业机械专业前景存在着误解，认为该类机械专业的对口工作看起来不太“体面”。其实，他们都忽视了机械类机械专业所具备的广度适应性，比如在设备维护、数控维修、环保设备设计等领域
5、的应用。同时，机械类机械专业还涉及不少交叉科，通过这些知识的积累，也为跨机械专业、跨行业就业提供了强有力的保障。该类机械专业要求同学们具备敏锐的感受力和独特的创造力，富于想象力，并具备较强的动手能力。 其实，机械类机械专业也并非全部都只是和硬梆梆的机器打交道，比如工业设计机械专业，就是一门和艺术相关的机械类机械专业。 “什么是工业设计？”有人认为，工业设计就是简单的包装。其实不然，工业设计是属于对现代工业产品、产品结构、产业结构进行规划设计、不断创新的机械专业。它是科研技术成果转化为产品，形成商品，符合需求，有益环保的核心过程，是技术创新和知识创新的着陆点，是产品、商品、用品、废品相互转化的系
6、统方法。该机械专业就是培养具备工业设计的基础理论、知识与应用能力，能在企事业单位、机械专业设计部门、科研单位从事工业产品造型设计、视觉传达设计、环境设计和教学、科研工作的应用型高级专门人才。工业设计在一件产品的价值里占多大成分，不大 容易量化，因为它是蕴含在里边的，是一个软价值。国外有些类似的比方，如美国有这样一个说法：企业里如果投资于技术设备更新带来了效益的话，那工业设计带来的效益是它的 5 倍。这样说来，工业设计师的重要地位也就不言而喻了。 又比如材料成型及控制工程是材料、机械、控制、计算机等多学科交叉融合的工程技术机械专业，主要研究金属材料、非金属材料、超导材料、微电子材料及特殊功能材料
7、的成型设备与工艺、成型过程的自动化与智能控制、质量检测和可靠性评价等。随着各种新材料在各行各业中的广泛应用，加之我国新材料行业的产业结构调整与材料 成型设备新技术的发展紧密相关，因此对既有材料科学知识，又能掌握材料成型设备设计和制造技术的高级科技人才的需求将有所增加。、化学工程和控制工程等多学科于一体的交叉机械专业。强调以计算机应用为平台，使工艺、装备和控制紧密结合，侧重于阀门密封、低温与制冷、压力容器等过程装备与控制成套技术的设计开发及应用。过程装备与控制工程机械专业的同学接受了正规的机电一体化训练，具备机械设计、电子控制和管理等各方面知识，是企业和研究机关的抢手人才 。 第 2 页 共 2
8、2 页 1.2 法兰的发展现状 我国法兰盘行业现状 全行业绝大多数国有企业完成了改制或民 营化，规模以上法兰盘企业中，国有企业仅剩 9 家，民营企业成为一支生力军；已经有几家法兰盘公司在国内外成功上市，利用资本市场资金实现企业的发展；有几家超过 10 亿元的法兰盘企业集团成立，兼备重组趋势显现；一批企业争相进行大规模的技术改造，添置现代化工艺装备，搬迁扩建，完成了企业脱胎换骨的改造，建造试验台架；“十一五”期间法兰盘行业开发了一大批具有自主知识产权的新产品。百万千瓦核电站法兰盘国产化取得了重大突破，核电法兰盘国产化率已经由 4 年前的 6%提高到 75%以上；天然气长输管线全焊接管线球阀 48
9、%以下全焊接管线球阀 可以全部实现国产化；“十一五”期间我国火电法兰盘的制造水平和产品质量有了大幅度的提高，为亚临界、超临界和超超临界火电机组提供了大量法兰盘。 2011 年全国法兰盘工业总产 1895.5 亿元，同比增长 27.7%，产量 595.87 万吨，同比增长 14.5%，出口交货值约 300 亿元人民币。年销售收入 2000 万元以上企业 1400 多家，其中浙江约 500 家，江苏约 260 家，辽宁约 130 家，上海市约 100 家，河北省、河南省与天津市各有 50 家左右。 1.2.1 法兰盘行业面临的形势任务分析 国务院提出振兴装备制造业和国家中长期科技 发展规划，促进法
10、兰盘行业发展和科技创新；国家促进企业兼并并重组的政策，推动法兰盘行业产业结构调整；国家发展战略性新兴产业的政策，为法兰盘行业带来新的发展机遇（高端装备制造）；国家能源局先后下发（国能科技【 2010】 335 号）文件和（国能科技【 2010】392 号）文件，安排部署超（超）临界火电机组关键法兰盘国产化工作。 1.2.2 法兰盘市场需求分析 （ 1）、电力领域 我国电力工业发展，预计 2015 年装机容量将调整到 14 亿千瓦左右，其中水电装机 2.8-2.9 亿千瓦、核电装机 4000-4300 万千瓦、风电机组 9000 万 -1 亿千瓦； 2020 年将达到 16-18 亿千瓦。其中水
11、电装机 3.8 亿千瓦、核电装机 7000-8000万千瓦、风电机组 1.5-1.6 亿千瓦。 常规火电到“十二五”后期将会保持一个合理的发展速度。超（超）临界火电对法兰盘的需求不但不会下降，而且会带来新的发展机遇。 （ 2）、石油化工领域 2015 年我国将建成 30 个千万吨级炼油厂。形成环渤海、长江三角洲和珠江三角洲三大石油化工基地，新增产能在西部地区所占比例将有所加大；“十二五”第 3 页 共 22 页 期间，将形成镇海、上海、南京、福州、大连五个 3000 万吨 /年炼油基地和 10个左 右 2000 万吨 /年炼油基地，主要有茂名、广州、惠州、海南、抚顺、齐鲁、揭阳、台州等。新建的
12、项目主要有：广西防城港 1000 万吨 /年、重庆 1000 万吨 /年、昆明 1000 万吨 /年、乌鲁木齐 1000 万吨 /年和独山子 1000 万吨 /年等。 2015 年，我国乙烯生产能力将达到 1900 万 2100 万吨，自给率达到 63%67%。 2020 年乙烯产量将达到 3000 万吨。“十二五”期间，我国将建成 30 个左右 80-100 万吨级乙烯装置，其中包括一部分世界规模的炼油 -乙烯 -芳烃上下游一体化的产业基地，延长产业链、采用新技术和多品种方 案等将成为主流选择。全国将逐步形成七大乙烯生产基地，有一半的省份拥有石化产业。 （ 3）、石油天然气集输及天然气液化
13、2015年天然气消费量将达 2500亿立方米， 2020年将达 3500-4000亿立方米；未来 5-10 年将是我国继西气东输一线、二线、川气出川之后大发展的时期； 大型天然气液化（ LNG）也是“十二五”期间国家将要重点突破和发展，需要配套超低温法兰盘； 我国在中东签订了开发两个 2500 万吨 /年气田的意向协议； （ 4）、煤化领域 “十二五”期间，煤化工将适度发展，尤其煤制烯烃、煤制醋酸将会 有更好的发展空间。主要依托贵州开阳 50 万吨 /年合成氢项目、内蒙古 100 万吨 /年煤制甲醇项目、天津碱厂 20 万吨 /年醋酸项目、陕西 100 万吨 /年甲醇制烯烃项目等重大工程项目建
14、设，带动我国煤制甲醇、醋酸、烯烃等煤化工领域技术装备的发展，需要大量特种法兰盘。 （ 5）、冶金领域 “十二五”期间，我国钢铁工业的主要目标和任务是调整产业结构、建设现代化钢铁产业。产品发展重点是目前国内产能不足或不能生产的钢材品种上，以节能降耗和减少环境污染的技术改造为主。需要配套一些冶金法兰盘产品。 （ 6）、环保领域 “十二五”环保产业将 继续保持较高的市场需求。火电厂烟气脱硫、脱硝，工业污水和城市污水法兰盘等；城市垃圾焚烧及热能利用成套设备及大型海水淡化成套设备需要配套特种法兰盘产品。 2、 需要开发的关键法兰盘产品 2.1、大型超（超）临界火电机组级关键法兰盘 1）再热器安全阀 2）
15、主蒸汽安全阀 3）主蒸汽闸阀 4）高压疏水阀 第 4 页 共 22 页 5）高排及抽气逆止阀 6）高加三通阀 7）小汽机排气管道大口径真空电动蝶阀 8）再热器减温水调节阀、蒸汽吹灰减压站和储水罐调节阀 9）过热器减温水、主给水旁路给水再循环和锅炉启动系统调节阀 10）高低压旁路控制 阀 11）主蒸汽管道电磁泄放阀 2.2、核工业配套法兰盘 1）核化工用法兰盘 a大口径转筒真空阀 b新型鱼雷真空阀 c高真空耐压调节阀 2）大型核电站用关键法兰盘 a百万千瓦级压水堆主蒸汽隔离阀（二代加） b百万千瓦级压水堆主蒸汽隔离阀（三代） c百万千瓦级压水堆稳压器比例喷雾阀 d百万千瓦级压水堆稳压器安全阀（二
16、代加） e AP1000 爆破阀 f CAP1400 爆破阀 g百万千瓦级压水堆主给水止回阀（三代） h CAP1400 核电机组用 ADS 自动降压阀 i主蒸汽隔离阀（三代） j高压大 口径电动闸阀（三代） k核一级电磁阀（三代） l核二级主蒸汽安全阀（三代） m核一级稳压器安全阀（三代） n汽水分离再热器安全阀（三代） o、核一级低压差开启止回阀（三代） q核二级主给水调节阀（三代） r核二级气动闸阀（二代加） s核一级气动截止阀 t核一组起到隔膜阀 u大口径核一级电动楔式闸阀（二代加） v核二级楔式地坑闸阀 w核二级 W 型地坑闸阀 第 5 页 共 22 页 x核二级行波堆大口径高温钠阀
17、（四代行波堆） y高温气冷堆核二级主蒸汽隔离阀 z核一级气动球阀 2.3、水电配套法兰盘 1）特大口径 进水蝶阀 2）特大口径液控自动关闭重锤式球阀 2.4、石油化工及煤化工法兰盘 1）高温高压 Y 型截止阀和 Y 型截止止回阀 2）大型裂解炉高温清焦阀 3）锁渣阀 4）大口径高温高压加氢阀 5）四通波纹管切换球阀 6）二通波纹管切断球阀 7）高压氧气硬密封球阀 8）高压耐磨调节阀 9）大型石化先导式安全阀 10）超低温安全阀 11）大型石化间断和连续排污阀 2.5、长输管线配套法兰盘 1）长输管线用 56 高压法兰盘 2）液化天然气用低温法兰盘 3）高压旋塞阀 2.6、冶金工程配套法兰盘 1
18、）煤粉、粉煤灰圆顶阀 2）大 口径高性能煤气眼镜阀 3）煤气多级泄爆阀 4）干法除尘转炉煤气回收切换阀 2.7、油气开采工程用法兰盘 深海采油采气高压法兰盘 2.8、执行机构 1）气 液联动执行机构 2）电动执行机构 3）核级气动执行机构及附件 1.2.3 我国法兰盘行业发展趋势预测 3.1、高端法兰盘需求增长 第 6 页 共 22 页 根据我国国民经济发展的需求，为大型工程项目配套所需要的高参数法兰盘量增加，要求法兰盘的成套水平和成套能力都要有较大提高； 国外法兰盘用户逐渐认可我国骨干法兰盘企业的法兰盘加工水平和产品质量，法兰盘出口量开始增加； 另外，法兰盘维修 服务和更新替代将成为企业产品
19、销售新的增长点，同时，法兰盘的系统集成化趋势将日趋明显。 3.2、行业低利润发展 由于法兰盘行业竞争的无序性，往往表现在价格的恶性竞争方面，目前我国普通法兰盘产品的市场价格长期在低位运行。再加上受金融风暴影响，国内外许多一般性项目纷纷消减、暂缓或取消，常规法兰盘市场需求量锐减，导致本身已经处于无序压价状态下的市场竞争将更加激烈和恶化，尤其体现在价格竞争方面，导致行业进入微利时代。 3.3、兼并重组加快 由于企业竞争加剧，呈现出专业化和规模化并存的竞争模式，法兰盘行业的第二次资产重 组和兼并时代即将到来。部分优势企业利用自身的专业化水平高、规模大、效益好的优势，进行资源整合，甚至兼并企业，加快了
20、法兰盘行业的重组和兼并，部分市场开始向优秀企业转移和集中。 3.4、行业前景展望 预测今后几年，法兰盘市场每年的增长率为 20%左右。但市场竞争更加激烈，并呈现两极化特点。一般通用法兰盘的竞争将更加激烈，许多法兰盘企业参与同一个项目的竞争；高端法兰盘市场将逐步被少数几家骨干法兰盘企业集团所垄断；但是，由于法兰盘行业的集中度极低，资源分散，大量的资源一定时期内仍然存在于低端法兰盘领域，生产能力又极其 不均衡，靠市场竞争的优胜劣汰，法兰盘行业的重组兼并必然到来，但是需要一个较长的过程。 随着行业装备条件、技术水平的不断提高，我国法兰盘产品也在向高技术含量、高参数、耐腐蚀、长寿命方向发展。国内法兰盘
21、行业的总体水平将大大提升，关键法兰盘技术将逐步得到突破，中国将成为优质法兰盘的生产制造和出口国 1.3 法兰在现实生活中的应用 法兰在我们的日常生活中非常的普遍，是人们生产过程中必不可少的零件之一，且它的使用范围已经扩展到很多领域，为人们的生产生活起到了一定的作用。今天就为大家系统的介绍一下关于法兰的基础知识。了解这些知识，会为人们的生产生活带来更大的便利。 法兰就是使管子与管子相互连接的零件，连接于管端。法兰上有孔眼，螺栓使两法兰紧连。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。第 7 页 共 22 页 它可由浇铸而成 (图暂缺 )，也可由螺纹连接或焊接构成。法兰联接由
22、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。 在需要连接的管道，各种安装一片 法兰盘 ，低压管道可以使用丝接法兰， 4公斤以上压力的使用焊接法兰。两片法兰盘之间加上密封点，然后用螺栓紧固。不同压力的法兰有不同的厚度和使用不同的螺栓。水泵和阀门，在和管道连接时，这些器材设备的局部，也制成相对应的法兰形状，也称为法兰连接。凡是在两个平面在周边使用螺栓连接同时封闭的连接零件，一般都称为“法兰”，如通风管道的连接，这一类零件可以称为“法兰类零件”。但是这种连接只是一个设备的局部，如法
23、兰和水泵的连接，就不好把水泵叫“法兰类零件”。 根据法兰的不同用途，它们会分成很多种类，它们会应用到不同的领域。不同种类的法兰，也会有相应的连接方式，这种情况下使用的厚度和螺栓都是不同的。 1.4 法兰的分类及其特点 （一） 整体法兰 1 平焊法兰 ， 法兰盘 焊接在设备筒体或管道上，制造容易，应用广泛，但刚性较差。 法兰 受力后，法兰盘的矩形截面发生微小转动，见下图，与法兰相联的筒壁或管壁随着发生弯曲变形。于是在法兰附近筒壁的截面上，将产生附加的弯曲应力。所以平焊法兰适用的压力范围较低（ PN4.0MPa）。 2对焊法兰 ， 对焊法兰又称高颈法兰或长颈法兰。颈的存在提高了法兰的刚性，同时由于颈的根部厚度比筒体厚，所以降低了根部的弯曲应力。此外，法兰与筒体（或管壁）的联接是对接焊缝，比平焊法兰的 角焊缝 强度好，故对焊法兰适用于压力、温度较高或设备直径较大的场合。
