提高端盤材料利用率試驗

黑龍江 高曉琳 宋時蘭 陳玉環

一、端盤目前下料工藝方法材料利用率低原因分析

端盤目前下料方法是，在鋼板上整體下成圓環料按方料計算下料重（原因是板材供料為長方料，若按外圓計算料重，把四角余料扣除將造成供料不足）。端盤內、外圓留出加工余量，有時為借用胎具加大內孔余量。以 14T1（￠1800）、12T4（￠1400）、23T1（￠760）三種大中小滾筒為例，進行零件、毛坯重量對比并計算材料利用率。

數據表明，端盤材料利用率低，其主要原因是：內孔及四角沒有利用，另外端盤齒座缺口占有較大比例。且有的端盤還有3-4個長腰孔也占有一定比例（示例端盤沒有長腰孔）。

二、端盤分段拼焊套裁下料工藝方案確定

提高端盤材料利用率，關鍵在于內、外圓留的余量。內、外圓留的余量越小，材料利用率越高，工藝越復雜。我們根據內、外圓留的余量多少不同，分為兩種情況下料，對材料利用率進行分析。

1.工藝方案一：端盤分段下料→拼焊成形→壓形，內孔和外圓余量與整體下料相同，（內孔余量較大，考慮借用胎具及力臂長壓力小）。改拼焊后壓形現有胎具和整體下料時胎具一樣，完全能夠借用，胎具數量不用增加。端盤胎具及套料，材料利用率見表3。

表3 端盤拼接下料材料利用率

端盤分段拼接下料重（表3）與整體下料重（表1）相比較，大型端盤節約僅3.8%，中型節約0.8%，小型端盤反到比整體下料浪費。其主要原因分析如下：

內孔余量稍大，原因與端盤壓形胎具現有結構有關。按端盤直徑分大、中、小三種通用壓形胎具，上胎、下胎與工件接觸面加工成錐形面，由于端盤內外直徑和角度（12°、15°、18°、20°）不近相同，通過控制壓形深度來保證零件成形角度。若內孔余量減小，上胎根據端盤內徑大小投制數量相應增加，上胎外徑與下胎內徑距離縮短（圖3中t尺寸），壓形時阻力大工件難以成形。

2.工藝方案二：端盤分段下料→拼焊成形→壓形，內孔和外圓均留少量余量（內孔單邊余量20mm，外圓單邊余量22.5mm）。現有壓形胎具不夠，需要重新設計一少部分壓胎。計算材料利用率并與整體下料比較見表4。

表4 端盤拼接下料材料利用率

綜上分析：工藝方案一節約較少。工藝方案二節約較大，三種小中大端盤材料利用率提高在7-9%左右（表4），大中型端盤節約效果較明顯。因此，采用工藝方案二。工藝方案二拼接下料增加工時、焊絲材料成本和端盤節約成本。

三、結論

通過30T1滾筒井下運行情況反饋，端盤拼焊結構完全滿足強度要求。目前已將12T、14T、15T、20T等系列滾筒30余種端盤全部改為拼焊結構，并推廣應用。

【1】朱龍根.簡明機械零件設計手冊（第二版），機械工業出版社，2005.

【2】袁峰.機械設計工程范例教程[M].機械工業出版社，2006.