采用彎制法制作法蘭毛坯降低制造成本

■ 王中武

我公司承制某廠一種消耗備件，每年需求量有兩百多件。每一個該備件上需一件如圖1所示的法蘭，材質為Q235B。

對于該法蘭制作，通常的方法是在材質為Q235B、厚度為60mm的鋼板上按四分之一圓下料成弧形法蘭板，每四件弧形法蘭板拼焊成一件法蘭毛坯（見圖2，表1為焊接參數），再校平，然后按圖樣加工即可。

此制作方法技術成熟、工藝簡單，但材料利用率低，并不經濟。由于批量較大，我們采用是在厚度為60mm的鋼板上下料成鋼板條，設計制造模具在彎管機上彎制鋼板條的方法制作法蘭毛坯，成本大幅降低，取得了很好的效果。

圖1 法蘭

圖2 法蘭毛坯

1.下料尺寸的確定

我公司現有彎管機銘牌上標注該機器最大可彎管子規格為φ159mm×14mm，最小彎曲半徑為400mm，旋轉角度為180°。因此，鋼板條尺寸確定為60mm×73mm×1469mm，每一條鋼板條彎制成半圓，每兩個半圓即可組焊成一件法蘭毛坯。這種制作方法由于焊接接頭數減少一半，焊后不需校平即可滿足加工要求。

表1 焊接參數

2.彎管機能力校核

由于沒有彎管機的原始設計資料，要準確校核該彎管機的能力是否足夠彎制這種規格的鋼板條幾乎是不可能的。常用無縫鋼管材質為20，與Q235B屈服強度基本相當。待彎鋼板條彎曲半徑大于該彎管機最小彎曲半徑。通過計算該彎管機能彎制最大管的抗彎截面模量，并將計算結果與鋼板條的抗彎截面模量作比較，即可大致判斷該彎管機能力是否足夠彎制60mm×73mm截面的鋼板條。

φ159mm×14mm管截面抗彎截面模量為WG=212 792mm3，60mm×73mm矩形截面抗彎截面模量為Wt=53290mm3。WG遠大于Wt，因此，可判斷該彎管機從能力上完全能彎制這種規格的鋼板條。

3.彎曲模設計

設計彎曲模如圖3所示。考慮冷彎后回彈，模具直徑設計成910mm，即回彈后能符合產品尺寸要求。由于在彎制過程中，鋼板條內側受壓變厚，因此，將模具輪緣槽形設計成帶斜度結構（見圖3中A—A剖視圖），以方便彎制后脫模。模具其他結構尺寸按與彎管機裝配相吻合設計，圖中未注其他詳細結構和尺寸。

圖3 彎曲模

圖4 彎制過程示意

4.彎制工藝

彎制過程如圖4所示，具體要求：①按圖4a方式安裝彎曲模及裝夾好待彎的鋼板條，起動彎管機，按順時針方向彎制約165°，使待彎鋼板條尾部全部通過滑槽并彎制成形，如圖4b所示。②卸下已彎了約165°的鋼板條，再拆下彎曲模并旋轉180°安裝在彎管機上。③將已彎約165°的鋼板條反向裝夾在彎曲模上，此時應用弧形夾塊才能保證工件裝夾牢固，如圖4c所示。④再起動彎管機，按順時針方向彎制約43°，使待彎鋼板條尾部直段全部通過滑槽并彎制成形，如圖4d所示。

完成上述步驟即完成了一件鋼板條的彎制，回彈后形成半圓形法蘭毛坯。每兩件半圓形法蘭毛坯可組焊成一件法蘭毛坯。

表 2

5.常規方法與彎制方法制造對比

以60mm厚普通鋼板規格2200mm×8000mm為例，如按常規方法制作法蘭毛坯，排料如圖5所示。

按圖5方式排料，一張鋼板可制作四分之一圓弧的法蘭板219件，可拼法蘭54.75件，所余邊料幾乎不能再作他用，材料利用率為66.7%。由于沒有“共割邊”， 一張鋼板總的切割線長達355 370mm，平均每一件法蘭的下料切割線長為6491mm。

同樣規格鋼板，按彎制法蘭工藝制作，鋼板條排料如圖6所示。

按圖6方式排料，一張鋼板可制作鋼板條148件，彎制后可拼法蘭74件，所余邊料理論尺寸為727mm×635mm，尚可用于其他工件的制作，材料利用率為90.1%。由于可充分利用“共割邊”，一張鋼板總的切割線長為229 400mm，平均每一件法蘭的下料切割線長為3100mm。表2為兩種制作方法的對比。

圖6 彎制方法制作法蘭排料

圖5 常規方法制作法蘭排料

6. 結語

（1）與常規方法相比較，彎制方法可提高材料利用率23.4個百分點；切割工作量及切割氣體用量僅相當于常規制作方法的47.7%。

（2）采用彎制方法裝配焊接工作量及焊接材料用量減少一半，且不需要焊后校形即可滿足加工要求。

（3）彎制方法需要制作專用彎制模具，增加了下料后的彎制工序，但同時也避免了組焊后校平工序。

（4）彎制方法只適合批量生產，對單件制作則無優勢。

（5）對類似的批量法蘭制作，只要有相應的彎制設備，采用彎制方法制作可大幅降低制造成本，提高經濟效益。