彎板類零件結構設計與工藝性探索

剡明

摘要：研究、制定控制彎板變形的方法和措施，解決彎板氣割變形以及上、下護罩組裝、點對時對接處間隙大的問題，提高產品外觀質量。通過修改護罩類零部件中的彎板、立板圖紙和工藝，將彎板和立板的全部圓弧改為兩端50mm直段，中部圓弧形狀;修改立板的尺寸公差，圓弧半徑公差按負差-3mm設計，取消劃線、氣割、找正三道工序，不用氣割預留直邊，避免氣割過程中產生的彎曲變形和氣割面垂直度誤差，節約生產成本，滿足外觀質量要求。

Abstract： This paper is to study and formulate methods and measures to control the deformation of curved plates， solve the problem of curved gas deformation， the assembly of upper and lower shields， and the large gap between the butt joints at the point-to-point， and improve the appearance quality of the products. By modifying the curved plate， vertical plate drawing and process in the shroud parts， the whole arc of the curved plate and the vertical plate are changed to 50mm straight segments at both ends and the central arc shape; the dimensional tolerance of the vertical plate is modified， and the arc radius tolerance is designed according to the negative difference -3mm， the three steps of scribing， gas cutting and straightening are eliminated， and the straight edge is reserved without gas cutting， avoiding the bending deformation and the vertical error of the gas cutting surface during the gas cutting process， saving production cost and meeting the appearance quality requirements.

關鍵詞：氣割變形;壓彎;預留直邊

Key words： gas cutting deformation;bending;reserved straight edge

中圖分類號：TG481+.2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）20-0160-03

0 ?引言

我公司產品皮帶機自移系統護罩（見圖1）上的零件彎板，板厚16mm，長度1410～1610mm，整個端面形狀為R405mm圓弧，在30mm卷板機上滾彎時板料的進入端和出口端由于變形不足而在零件兩端殘留直段部分，所以工藝預留100mm直邊（見圖2），滾成R405圓弧后再將預留直邊割去。上、下護罩在組裝、點對過程中時常會出現中部結合面間隙大的問題，最大間距10mm左右（見圖3），為此檢驗計量部出不合格品票;同時由于立板圓弧半徑和彎板圓弧半徑相同，各種累積誤差導致兩側連接板平面突出彎板端面，出現錯臺現象，實際生產中出現問題后的處理辦法是堆焊彎板配合面，修磨后減小間隙至2mm以內，或者氣割立板直邊保證上下彎板組裝間隙2mm以內，此類零件很少有不返修就能滿足組裝、點對要求的。

1 ?問題原因分析

1.1 彎板半徑與立板半徑尺寸相同，設計圖紙未標注尺寸公差，零件在氣割或壓弧過程中產生的尺寸偏差及累計導致兩側連接板表面有時會突出彎板端面，出現錯臺現象（見圖4）。解決辦法是將立板直邊氣割掉3～5mm，滿足組裝、點對要求。

1.2 由于工藝有預留直邊且直邊較長，彎板在氣割預留直邊時受氣割熱應力影響導致零件產生彎曲變形，出現對接間隙大的現象。（見圖5、圖6）

1.3 在圓弧面上氣割預留直邊時受零件的圓度誤差、氣割面的垂直度誤差影響，導致兩對接表面出現喇叭口、對接間隙大小不一。

為了提高產品的質量，避免零件由于不合格而增加的轉運、補焊、氣割、修磨成本，積極響應公司提倡的節能降耗、降本增效號召，通過申請立項，不斷地進行試驗、探索、研究，制定出解決問題的措施、方法，滿足結構件分廠組裝、點對要求，制作成本低，效果佳。

2 ?零件結構與工藝性改進方案設計

通過研究制定控制彎板變形方法和措施，解決彎板氣割變形以及對接處間隙大的問題，護罩的所有零件在結構件分廠一次組裝、點對合格率>95%，提高彎板外觀質量，裝配質量得到保證。零件的工藝性和結構性方案改進如下：

2.1 工件在火焰切割過程中余料的重量以及工人操作技巧、切割的方法、順序對零件的變形程度有重大影響。氣割零件預留直邊時先在零件兩端劃出100mm尺寸氣割直線，然后用半自動氣割小車按線割成，由于存在劃線誤差，氣割后彎板兩端尺寸不一致，需補焊割虧處，整體修磨達到尺寸一致性，滿足點對要求。為了消除劃線誤差帶來的不利因素，在彎板兩端直接編程割出寬度15mm，長100mm的缺口（見圖2），不用劃氣割線，直接按兩端缺口找正，氣割100mm預留直邊。采用合理的切割方法和技巧，可以控制零件的切割熱變形，保證產品質量，通過減小預留直邊的寬度使廢料重量減少，氣割過程中廢料向兩旁移動，從而限制工件由于受到氣割熱應力釋放的影響而產生的移動現象，從而保證切割件尺寸符合要求，不會產生變形現象;從中部向兩端氣割，使氣割熱輸入沿氣割通長方向均勻分布，以達到控制氣割變形的目的。

2.2 取消預留直邊。由于圖紙設計要求彎板類零件整個端面為R259mm～R405mm不同規格的圓弧面，零件在四輥卷板機上將平板料彎成圓弧形時，板料的進入端和出口端由于變形不足而殘留下平直部分且無法消除。故工藝在零件的展開長的基礎上在板料兩端各增加100mm的預留直邊，圓弧滾彎后再將兩處預留直邊割掉。由于氣割過程中會產生變形，即增加200mm寬度的廢料，也增加了鏟車由滾彎工位到氣割工位轉運費用;操作工劃線、氣割、修磨切割面工時費用。為消除以上不利因素，采用預彎模板對彎板兩端頭提前進行預彎處理，消除直邊，然后在三輥卷板機上彎曲成型，避免氣割預留直邊時零件產生的彎曲變形和制作成本增加的問題。

2.3 修改護罩零件的彎板、立板圖紙，將彎板、立板的整個圓弧改為兩端50mm直段和中部圓弧，立板半徑尺寸按負差設計，消除結構件分廠組裝、點對上、下護罩時產生的錯臺、間隙大現象。彎板類零件先在在四輥卷板機上將平板料彎成圓弧形，然后在500噸四柱油壓機的上刀片和下鋼槽彎曲通用工裝上通過樣板矯正50mm直段和圓弧過渡處尺寸位置，保證零件符合圖紙要求，消除由于氣割直邊產生的不利因素。

3 ?方案優化與實施

①將零件的預留直邊的寬度從100mm減小的50mm，減小廢料對變形的影響;從中部向兩端氣割，控制氣割溫度對變形的影響，由于直邊長度1410～1610mm，零件氣割面的直線度不易保證，不能滿足使用要求。

②板料在卷板機上彎曲成圓弧時由于進入端和出口端有殘留的直邊，為了消除直邊應先對板料兩端頭進行預彎。使用預彎模彎曲時，先將零件兩端直邊彎曲到所需曲率半徑后在三輥卷板機上將兩端預彎后的零件整個彎成曲率相同的圓弧形零件，滿足圖紙要求。預彎的方法有兩種：一種方法是在三輥卷板機上預彎（見圖7），預彎時先把預彎模板放入卷板機，再進板料置于預彎模上，壓下上輥并使預彎模來回滾動，使板料邊緣達到所需的彎曲半徑。另一種方法是在1600噸油壓機上使用專用模具預彎（見圖8）。由于彎板種類多，圓弧半徑各不相同，不是批量件，幾乎全是單件生產，并且嚴格按生產計劃投料，采用預彎模板四輥卷板機上對彎板邊緣提前進行預彎，需要設計、制作的預彎模板種類多;在1600噸壓力機上預彎需要設計、生產大型彎曲模具，生產成本太高，不宜采用。

③通過修改彎板、立板圖紙和工藝，將彎板和立板的全部圓弧改為兩端50mm直段，中部圓弧形狀;修改立板的尺寸公差，圓弧半徑公差按負差-3mm設計，取消劃線、氣割、找正三道工序，不用氣割預留直邊，避免氣割過程中產生的彎曲變形和垂直度誤差，完全滿足使用要求和外觀質量要求，制作成本低，效果佳。（見圖9、圖10）

④彎板和立板修改前與修改后的圖紙如圖11、圖12。

⑤彎板修改前與修改后的工藝如下：

原工藝：1、編程氣割（留100mm預留直邊）;2、調平;3、壓弧;4、找正;5、劃線;6、氣割（割除預留直邊）;7、找正。

更改后的工藝：1、編程氣割;2、調平;3、壓弧;4、找正。

4 ?結論

通過修改彎板、立板圖紙和工藝，保證上、下護罩組裝、點對時對接處間隙小于2mm，裝配質量得到保證，一次組裝、點對合格率由原來的20%提高到>98%。由于去掉氣割預留直邊工序，節約劃線、氣割、找正三道工序工時費用，取消預留直邊節約鋼材費用，避免了由于配裝、點對時間隙大而發生的補焊、修磨工作，節約了鏟車轉運成本，避免零件由于不合格而增加的轉運、補焊、氣割、修磨成本。在項目實施的近一年中，更改圖紙25張，總共有107件12種彎板類零件按修改后的圖紙和工藝干成，節約劃線、氣割、找正工時費用10650元。由于取消預留直邊，節約鋼材2636kg，達到公司倡導的節能降耗、降本增效的目的。

參考文獻：

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