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大型法兰定位精度的因素发布者

　　可移动小机床加工大型构件是一项实用性非常强的技术，理论上讲，它摆脱了导轨的束缚，可以加工出任意长度的工件，而自适应定位技术是这种理念能够实现的关键。目前在实验室中利用此项技术己经可以完成一些大型矩形面的加工，然而要想在实际生产中应用，自适应定位方法的可靠性及其定位精度还需要进一步论证。

为了提高自适应定位可靠性并提高定位精度，塑料法兰片，本文以自适应定位铣削大型法兰上平面为例对自适应定位方法展开研究。首先，建立了加工大型法兰上平面的自适应定位模型，并对模型的求解步骤及具体操作过程进行详细分析。然后通过改善自适应定位模型的求解方法及简化操作过程，提高自适应定位的可靠性及定位精度。

在大型法兰面自适应定位模型基础上，利用刚体运动学理论建立起自适应定位误差模型，找出影响自适应定位精度的主要因素:工件坐标系在测量坐标系下位姿误差，国标法兰片，机床坐标系在测量坐标系下位姿误差。对工件坐标系在测量坐标系下位姿误差仿真分析，提出通过合理建立坐标系的方法来提高自适应定位精度;对机床坐标系在测量坐标系下位姿误差仿真分析得出，可以通过合理选择三个点的

相对位置来提高自适应定位精度。然后利用自适应定位误差模型对加工效果进行预测，从理论上分析了自适应定位方法的可靠性。

提出新的机床坐标系的测量方案，进一步提高了自适应定位方法的可靠性。然后，为了提高实验效果，对实验机床几何误差进行补偿，并对补偿效果进行测量评价。

通过理论研究，改善了自适应定位模型的求解方法;利用实验验证了利用自适应定位方法加工大型法兰平面的可行性及可靠性，通过将新的测量方案加工效果与旧的测量方案加工效果对比，验证了新的机床坐标系测量方案的优越性。

高颈法兰制作与安装方便

　　近年来，中国电网建设发展迅速，特大高压输电线路的建设增多，输电塔结构日益大型化，对杆塔承载力的要求也越来越高，因此具有承载能力优势的钢管塔在实际工程中越来越多地被采用。据统计资料显示，截至2008年10月，中国已有47项电网工程采用了钢管塔，其中大跨越塔38项。目前，钢管塔多采用法兰连接，常用的钢管连接方式有2种，即刚性法兰连接和柔性法兰连接。

　　为了增大法兰板的连接刚度及约束法兰板的变形，在法兰板与螺栓之间沿钢管方向设置加劲板，形成有加劲板的法兰，称为刚性法兰。刚性法兰具备足够的刚度和强度，遵循了强节点弱构件的设计原则。但是，大量的焊接作业形成的焊接应力，造成法兰板的变形难以控制，法兰片，而加劲板的设置则妨碍了焊缝的检测，影响质量控制。为了使法兰制作与安装方便，避免大量的焊接作业，在法兰板与螺栓之间不设加劲板而直接由钢管与法兰板直接焊接而成的这种法兰，称为柔性法兰。柔性法兰具有外形简洁美观、制作与安装方便等优点，目前中国已有大量工程在采用。但柔性法兰直接由钢管与法兰板直接焊接而成，使其在受力时法兰板变形较大，连接螺栓受力不均匀，影响法兰的承载能力。

　　针对上述问题，各国提出了高颈法兰连接这种新型的法兰连接方式。高颈法兰可以通过控制法兰颈高的尺寸，使法兰与钢管对焊作业产生的焊接应力对法兰板的影响降低。高颈法兰由于采用整体加工，因此能避免大量人工作业效率低下的焊接，同时使焊接质量得到可靠的保证。

　　各国学者针对法兰(刚性法兰、柔性法兰)的受力性能和计算方法等进行了较多的研究，主要成果可总结为以下3个方面：①基于试验，研究法兰在钢管塔结构中的受力性能，提出法兰连接的计算方法，并制定出专门的设计规范；②结合实际工程及模型试验，提出法兰板连接的计算方法，并对计算模型、设计参数的取值和结构构造给出了具体的建议；③依据力学原理并结合实测数据，平焊法兰片，研究螺栓间距对法兰承载力影响的修正系数及法兰板的塑性发展系数。

　　目前中国对于高颈法兰的研究几乎还是空白，在中国现行规范中也没有相应的规定。通过高颈法兰原型试验，对钢管塔采用高颈法兰的工程安全性进行验证，重点对法兰颈、法兰板和法兰连接螺栓的受力性能进行了研究，并且在有限元参数分析的基础上，提出了相应的构造建议。