彎板類零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(hù)罩組裝、點(diǎn)對(duì)時(shí)對(duì)接處間隙大的問(wèn)題，提高產(chǎn)品外觀質(zhì)量。通過(guò)修改護(hù)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(fù)差-3mm設(shè)計(jì)，取消劃線、氣割、找正三道工序，不用氣割預(yù)留直邊，避免氣割過(guò)程中產(chǎn)生的彎曲變形和氣割面垂直度誤差，節(jié)約生產(chǎn)成本，滿足外觀質(zhì)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(guān)鍵詞：氣割變形;壓彎;預(yù)留直邊

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

中圖分類號(hào)：TG481+.2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）20-0160-03

0 ?引言

我公司產(chǎn)品皮帶機(jī)自移系統(tǒng)護(hù)罩（見(jiàn)圖1）上的零件彎板，板厚16mm，長(zhǎng)度1410～1610mm，整個(gè)端面形狀為R405mm圓弧，在30mm卷板機(jī)上滾彎時(shí)板料的進(jìn)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(yù)留100mm直邊（見(jiàn)圖2），滾成R405圓弧后再將預(yù)留直邊割去。上、下護(hù)罩在組裝、點(diǎn)對(duì)過(guò)程中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)中部結(jié)合面間隙大的問(wèn)題，最大間距10mm左右（見(jiàn)圖3），為此檢驗(yàn)計(jì)量部出不合格品票;同時(shí)由于立板圓弧半徑和彎板圓弧半徑相同，各種累積誤差導(dǎo)致兩側(cè)連接板平面突出彎板端面，出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)問(wèn)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(nèi)，或者氣割立板直邊保證上下彎板組裝間隙2mm以內(nèi)，此類零件很少有不返修就能滿足組裝、點(diǎn)對(duì)要求的。

1 ?問(wèn)題原因分析

1.1 彎板半徑與立板半徑尺寸相同，設(shè)計(jì)圖紙未標(biāo)注尺寸公差，零件在氣割或壓弧過(guò)程中產(chǎn)生的尺寸偏差及累計(jì)導(dǎo)致兩側(cè)連接板表面有時(shí)會(huì)突出彎板端面，出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象（見(jiàn)圖4）。解決辦法是將立板直邊氣割掉3～5mm，滿足組裝、點(diǎn)對(duì)要求。

1.2 由于工藝有預(yù)留直邊且直邊較長(zhǎng)，彎板在氣割預(yù)留直邊時(shí)受氣割熱應(yīng)力影響導(dǎo)致零件產(chǎn)生彎曲變形，出現(xiàn)對(duì)接間隙大的現(xiàn)象。（見(jiàn)圖5、圖6）

1.3 在圓弧面上氣割預(yù)留直邊時(shí)受零件的圓度誤差、氣割面的垂直度誤差影響，導(dǎo)致兩對(duì)接表面出現(xiàn)喇叭口、對(duì)接間隙大小不一。

為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量，避免零件由于不合格而增加的轉(zhuǎn)運(yùn)、補(bǔ)焊、氣割、修磨成本，積極響應(yīng)公司提倡的節(jié)能降耗、降本增效號(hào)召，通過(guò)申請(qǐng)立項(xiàng)，不斷地進(jìn)行試驗(yàn)、探索、研究，制定出解決問(wèn)題的措施、方法，滿足結(jié)構(gòu)件分廠組裝、點(diǎn)對(duì)要求，制作成本低，效果佳。

2 ?零件結(jié)構(gòu)與工藝性改進(jìn)方案設(shè)計(jì)

通過(guò)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(duì)接處間隙大的問(wèn)題，護(hù)罩的所有零件在結(jié)構(gòu)件分廠一次組裝、點(diǎn)對(duì)合格率>95%，提高彎板外觀質(zhì)量，裝配質(zhì)量得到保證。零件的工藝性和結(jié)構(gòu)性方案改進(jìn)如下：

2.1 工件在火焰切割過(guò)程中余料的重量以及工人操作技巧、切割的方法、順序?qū)α慵淖冃纬潭扔兄卮笥绊憽飧盍慵A(yù)留直邊時(shí)先在零件兩端劃出100mm尺寸氣割直線，然后用半自動(dòng)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(bǔ)焊割虧處，整體修磨達(dá)到尺寸一致性，滿足點(diǎn)對(duì)要求。為了消除劃線誤差帶來(lái)的不利因素，在彎板兩端直接編程割出寬度15mm，長(zhǎng)100mm的缺口（見(jiàn)圖2），不用劃氣割線，直接按兩端缺口找正，氣割100mm預(yù)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(chǎn)品質(zhì)量，通過(guò)減小預(yù)留直邊的寬度使廢料重量減少，氣割過(guò)程中廢料向兩旁移動(dòng)，從而限制工件由于受到氣割熱應(yīng)力釋放的影響而產(chǎn)生的移動(dòng)現(xiàn)象，從而保證切割件尺寸符合要求，不會(huì)產(chǎn)生變形現(xiàn)象;從中部向兩端氣割，使氣割熱輸入沿氣割通長(zhǎng)方向均勻分布，以達(dá)到控制氣割變形的目的。

2.2 取消預(yù)留直邊。由于圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求彎板類零件整個(gè)端面為R259mm～R405mm不同規(guī)格的圓弧面，零件在四輥卷板機(jī)上將平板料彎成圓弧形時(shí)，板料的進(jìn)入端和出口端由于變形不足而殘留下平直部分且無(wú)法消除。故工藝在零件的展開(kāi)長(zhǎng)的基礎(chǔ)上在板料兩端各增加100mm的預(yù)留直邊，圓弧滾彎后再將兩處預(yù)留直邊割掉。由于氣割過(guò)程中會(huì)產(chǎn)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(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用;操作工劃線、氣割、修磨切割面工時(shí)費(fèi)用。為消除以上不利因素，采用預(yù)彎模板對(duì)彎板兩端頭提前進(jìn)行預(yù)彎處理，消除直邊，然后在三輥卷板機(jī)上彎曲成型，避免氣割預(yù)留直邊時(shí)零件產(chǎn)生的彎曲變形和制作成本增加的問(wèn)題。

2.3 修改護(hù)罩零件的彎板、立板圖紙，將彎板、立板的整個(gè)圓弧改為兩端50mm直段和中部圓弧，立板半徑尺寸按負(fù)差設(shè)計(jì)，消除結(jié)構(gòu)件分廠組裝、點(diǎn)對(duì)上、下護(hù)罩時(shí)產(chǎn)生的錯(cuò)臺(tái)、間隙大現(xiàn)象。彎板類零件先在在四輥卷板機(jī)上將平板料彎成圓弧形，然后在500噸四柱油壓機(jī)的上刀片和下鋼槽彎曲通用工裝上通過(guò)樣板矯正50mm直段和圓弧過(guò)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(chǎn)生的不利因素。

3 ?方案優(yōu)化與實(shí)施

①將零件的預(yù)留直邊的寬度從100mm減小的50mm，減小廢料對(duì)變形的影響;從中部向兩端氣割，控制氣割溫度對(duì)變形的影響，由于直邊長(zhǎng)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(jī)上彎曲成圓弧時(shí)由于進(jìn)入端和出口端有殘留的直邊，為了消除直邊應(yīng)先對(duì)板料兩端頭進(jìn)行預(yù)彎。使用預(yù)彎模彎曲時(shí)，先將零件兩端直邊彎曲到所需曲率半徑后在三輥卷板機(jī)上將兩端預(yù)彎后的零件整個(gè)彎成曲率相同的圓弧形零件，滿足圖紙要求。預(yù)彎的方法有兩種：一種方法是在三輥卷板機(jī)上預(yù)彎（見(jiàn)圖7），預(yù)彎時(shí)先把預(yù)彎模板放入卷板機(jī)，再進(jìn)板料置于預(yù)彎模上，壓下上輥并使預(yù)彎模來(lái)回滾動(dòng)，使板料邊緣達(dá)到所需的彎曲半徑。另一種方法是在1600噸油壓機(jī)上使用專用模具預(yù)彎（見(jiàn)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(chǎn)，并且嚴(yán)格按生產(chǎn)計(jì)劃投料，采用預(yù)彎模板四輥卷板機(jī)上對(duì)彎板邊緣提前進(jìn)行預(yù)彎，需要設(shè)計(jì)、制作的預(yù)彎模板種類多;在1600噸壓力機(jī)上預(yù)彎需要設(shè)計(jì)、生產(chǎn)大型彎曲模具，生產(chǎn)成本太高，不宜采用。

③通過(guò)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(fù)差-3mm設(shè)計(jì)，取消劃線、氣割、找正三道工序，不用氣割預(yù)留直邊，避免氣割過(guò)程中產(chǎn)生的彎曲變形和垂直度誤差，完全滿足使用要求和外觀質(zhì)量要求，制作成本低，效果佳。（見(jiàn)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(yù)留直邊）;2、調(diào)平;3、壓弧;4、找正;5、劃線;6、氣割（割除預(yù)留直邊）;7、找正。

更改后的工藝：1、編程氣割;2、調(diào)平;3、壓弧;4、找正。

4 ?結(jié)論

通過(guò)修改彎板、立板圖紙和工藝，保證上、下護(hù)罩組裝、點(diǎn)對(duì)時(shí)對(duì)接處間隙小于2mm，裝配質(zhì)量得到保證，一次組裝、點(diǎn)對(duì)合格率由原來(lái)的20%提高到>98%。由于去掉氣割預(yù)留直邊工序，節(jié)約劃線、氣割、找正三道工序工時(shí)費(fèi)用，取消預(yù)留直邊節(jié)約鋼材費(fèi)用，避免了由于配裝、點(diǎn)對(duì)時(shí)間隙大而發(fā)生的補(bǔ)焊、修磨工作，節(jié)約了鏟車轉(zhuǎn)運(yùn)成本，避免零件由于不合格而增加的轉(zhuǎn)運(yùn)、補(bǔ)焊、氣割、修磨成本。在項(xiàng)目實(shí)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(jié)約劃線、氣割、找正工時(shí)費(fèi)用10650元。由于取消預(yù)留直邊，節(jié)約鋼材2636kg，達(dá)到公司倡導(dǎo)的節(jié)能降耗、降本增效的目的。

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