型材滾圓零件加工工藝

大連小松雄連機(jī)械制造有限公司 （遼寧 116104） 高健春

1. 產(chǎn)品形狀

我公司曾接到一個(gè)如圖1所示的鈑金成形加工項(xiàng)目，這是一種截面為L形、內(nèi)徑為838.2mm的圓桶形件，材料為t2.0的普通熱軋板，上面還有7個(gè)直徑為6mm的孔。

2. 工藝流程的制定

因該產(chǎn)品直徑較大，從提高材料利用率和減低模具投入費(fèi)用角度來看，采用型材卷圈工藝較為合理。做進(jìn)一步具體分析，圓筒截面長度較長（70.1mm）而翻邊高度較低（20.8mm），板厚又不是太薄，這是對卷圈成形有利的地方；但L形不對稱的斷面形狀又是卷圈成形不利的地方。所以在工藝實(shí)施時(shí)要充分利用其有利的一面而設(shè)法抑制其不利的一面，我們制定的工藝流程如下：①切板→②數(shù)控沖床沖孔→③折彎→④兩端預(yù)成形→⑤開焊接坡口→⑥卷圈成形→⑦焊接、打磨→⑧滾圓→⑨卸件及最終打磨。

3. 具體實(shí)施步驟

步驟①、②、③為常規(guī)鈑金工序，此處不再做過多說明。

步驟④兩端預(yù)成形也是卷板時(shí)必要的步驟，板料卷制成圓筒時(shí)，接頭處必須預(yù)先做出圓弧形。因?yàn)樵摦a(chǎn)品是L形截面，所以我們設(shè)計(jì)了一種在折彎機(jī)上使用的預(yù)成形模具（見圖2），上下模都是用激光切割的t8鋼板合并制成的，上模用12枚板疊合而成，下模也是12枚，但中間要夾入一枚t2.3板作為避讓。上模半徑值難以計(jì)算，是經(jīng)過多次試驗(yàn)后得到的，下模半徑等于上模半徑再加上板厚2mm，隨上模尺寸的改變而改變。圖3所示是預(yù)成形示意圖。

圖1 產(chǎn)品形狀

圖2 兩端預(yù)成形模具結(jié)構(gòu)圖

圖3 兩端預(yù)成形示意圖

步驟⑤開焊接坡口是在70.1mm所在的邊打坡口，是為卷板后的焊接做準(zhǔn)備的。

步驟⑥卷圈成形是整個(gè)流程中最關(guān)鍵的一步，我們利用公司現(xiàn)有的一臺(tái)焊接變位機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力卷制這個(gè)筒形件，變位機(jī)的傾翻角度鎖定在零度位置以使回轉(zhuǎn)面為水平面。圖4所示為滾圓機(jī)構(gòu)縱斷面示意圖，圖5所示為其俯視圖。

工件經(jīng)步驟④兩端預(yù)成形及步驟⑤開焊接坡口后開始卷圈。先松開滾圓小輪，將工件一端裝靠于滾圓板，并用輔助夾鉗夾緊固定，隨后推緊滾圓小輪，起動(dòng)變位機(jī)回轉(zhuǎn)。因?yàn)楣ぜ欢艘驯粖A鉗夾緊在滾圓板上，將與滾圓板一同回轉(zhuǎn)，并在滾圓小輪的約束下使直線狀工件變形為圓環(huán)形狀，待最后頭尾相連時(shí)停止回轉(zhuǎn)，用焊機(jī)將接頭焊接牢固并打磨掉高出的焊道，即步驟⑦。之后再次起動(dòng)變位機(jī)使之回轉(zhuǎn)若干周，以使殘留的卷曲應(yīng)力分配均勻，完成步驟⑧的滾圓過程。

滾圓完了后撤去夾鉗、松開滾圓小輪，卸下工件，補(bǔ)焊并打磨好在變位機(jī)上不便焊接的接頭位置，即步驟⑨。至此，該工件的鈑金作業(yè)全部完成。

4. 設(shè)計(jì)和實(shí)施要點(diǎn)

滾圓板縱斷面形狀、外沿直徑及滾圓小輪的形狀是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，考慮到滾圓應(yīng)力主要會(huì)集中在折彎線附近，故滾圓板無需設(shè)計(jì)得很厚，最大厚度為60mm。滾圓板外徑要比產(chǎn)品內(nèi)徑略小，產(chǎn)品內(nèi)徑為838.2mm，設(shè)計(jì)滾圓板外徑為837mm。滾圓小輪與滾圓板邊緣的接觸點(diǎn)設(shè)計(jì)成凸凹咬合結(jié)構(gòu)，以保證滾圓時(shí)工件無法上下竄動(dòng)。滾圓小輪與圓盤是否緊密接觸并不重要，關(guān)鍵是要避免工件與滾圓板之間產(chǎn)生滑動(dòng)，如果產(chǎn)生滑動(dòng)，不僅圓筒無法閉合，還會(huì)影響圓度。

圖4 滾圓機(jī)構(gòu)縱斷面示意圖

圖5 滾圓機(jī)構(gòu)俯視圖

5. 結(jié)語

對于尺寸較大的制品，從材料利用率和模具投入方面來看，采用型材成形具有明顯優(yōu)勢。利用變位機(jī)替代人工滾圓不僅能降低勞動(dòng)強(qiáng)度，還能保證產(chǎn)品尺寸的一致性。這是利用現(xiàn)有裝備快速滿足客戶要求的一個(gè)實(shí)例。

[1] 小奈弘，劉繼英. 冷彎成形技術(shù)［M］. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[2] 張友康，陳全. 型鋼彎曲機(jī)機(jī)型探討［J］. 金屬成形工藝，1993（6）：271-275.

[3] 張安. 專用型鋼彎曲機(jī)的設(shè)計(jì)與制造［J］. 石油化工設(shè)備，1996（2）：44-46.

專家點(diǎn)評

本文介紹了一種圓筒零件的鈑金成形工藝，利用變位機(jī)替代人工滾圓不僅能降低勞動(dòng)強(qiáng)度，還能保證產(chǎn)品尺寸的一致性。

文章的亮點(diǎn)是圖形描述較好，產(chǎn)品形狀圖、工藝流程圖、模具結(jié)構(gòu)圖和滾圓示意圖都做得很專業(yè)，讓讀者如臨其境，一看就懂。