天方地橢圓錐體的SolidWorks展開及成形胎模設計

2015-02-20 04:59:24秦皇島秦冶重工有限公司河北066318王永龍

金屬加工(冷加工) 2015年15期

■秦皇島秦冶重工有限公司（河北 066318）董輝王永龍

■秦皇島秦冶重工有限公司（河北 066318）董輝王永龍

摘要：本文介紹了利用SolidWorks三維軟件展開天方地橢圓錐體的過程及實際工件成形胎模設計的過程，并闡述了該類零件造型的優化和節約成本的制作方案。

秦冶BCQS型成套無料鐘爐頂隨著冶煉行業的發展和國內外市場的需求而不斷被優化、改進、完善，目前已經完成了成熟的技術儲備和完整的制造能力。本文挑選一例接近天圓地方的卻又有所不同的的工件來闡述初期制作的方案和后續生產時的改進。

在眾多的資料、文獻中常見“天圓地方”類零件，但是在工廠實際生產中，往往會出現其變體，天方地橢圓就是其中一例，如圖1所示。該零件名稱為過渡連接，板厚25mm，殼體內裝配相同形狀的內襯套（鑄造，KTmCr26）。由于該殼體零件既無法按照鈑金零件手工制作，又無法采用常規方法進行鑄造（可以精密鑄造，但是成本太高），為了節約成本，面對逼近的交貨期，果斷安排對該件進行4段分割，然后分段進行加熱壓制，效果良好。

圖1　過渡連接

1. 設備選擇

該過渡連接工件存在理想的漸變彎曲，所以決定對工件進行加熱，加熱溫度為700～750℃，壓制設備選擇500t的油壓機。

2. 工件拼接方案確定

圖2所示為本次分段壓制的拼接方案，分段線選擇在交界處中心，該方案只需要制作一套壓制胎模，用于壓制分段①、③即可，剩余的分段②、④采用油壓機壓制母線成形（分段②、④本文不做闡述）。

圖2　分段方案

3. 借助三維軟件展開各分段

（1）在前視基準面，繪制橢圓草圖，其中45°線為后續分割用線/點（見圖3）。

（2）繪制基準面。根據前視

基準面，平行偏移243mm，作為繪制方形截面的基準面。

圖3

（3）繪制方形草圖（見圖4）。

圖4

（4）在鈑金工具中，選擇“放樣折彎”（見圖5）。

圖5

（5）繪制分段處拼接（分割）基準面，根據上、下兩草圖中繪制的45°分線/點，繪制分割基準面（見圖6）。

（6）在特征功能欄中，選擇“分割”命令，至此分段①、③造型完畢（見圖7）。

圖6

圖7

（7）“平板型式”展開成平板（見圖8）。為了平板型式中可以順利展開，在操作（6）中分兩次分割，生成兩個工程圖后再截取需要部分的草圖。

圖8

4. 成形胎模設計

成形胎模三維設計在原過渡連接三維實體中進行，因上胎的三維設計過程與下胎相同，下文只針對下胎的設計步驟進行敘述，上胎設計過程不再贅述。

（1）確定胎模上、下連接底板的位置尺寸，如圖9所示，以右視基準面為基準，進行平行偏移，下胎基準面偏移310mm，上胎基準面較下胎基準面偏移350mm。

圖9

（2）在下胎基準面上繪制草圖（見圖10），確定胎模主板各板厚及各件主板間的間隔，板厚16mm，間隔29.4mm。

圖10

（3）選擇特征功能欄中的“拉伸命令”成形到分段①、③內壁曲面（見圖11、圖12）。

圖11

圖12

（4）繪制下胎底板，厚度16mm即可。至此，隱藏過渡連接工件，下胎初步繪制完成（見圖13）。

圖13

（5）SolidWorks三維轉換到CAD二維繪圖，進行胎模尺寸優化。由于過渡連接內外壁均為曲面，胎模主板拉伸到曲面的截面也是曲面，此時需要對胎模下料外形輪廓進行優化，如圖14所

示。按照優化后的輪廓進行排版下料即可。

圖14

5. 壓制工藝流程及注意事項

壓制過程較為簡單，油壓機安裝胎模→搬運工件到胎模→搬挪工件到胎模中心→油壓機施壓→油壓機上移并在上胎與工件間放置等高壓塊→油壓機再次施壓→壓制完成→使用樣板劃線截取需要的分段①、③，如圖15所示。

圖15

注意事項：①壓制前確保工件紅熱狀態（見圖16），從加熱爐/退火窯中取出時可放置在燃燒的焦炭上方以保持工件的溫度。②搬運工件時采用自制搬運卡爪，以防燙傷。③向油壓機上安裝上、下胎模時必須保證上、下胎模中心重合。④工件放置到胎模上，先進行試壓，觀察工件的成形狀況，隨時調整工件的位置。⑤在進行到最后階段，應該在上胎與工件之間放置等高塊以保證過渡連接邊緣部位成形到位。⑥在工件上使用樣板截取輪廓時，注意查看樣板母線防線與工件壓痕貼近，以保證截取輪廓準確性。