型材滾圓零件加工工藝

大連小松雄連機械制造有限公司 （遼寧 116104） 高健春

1. 產(chǎn)品形狀

我公司曾接到一個如圖1所示的鈑金成形加工項目，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用角度來看，采用型材卷圈工藝較為合理。做進一步具體分析，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。所以在工藝實施時要充分利用其有利的一面而設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④兩端預成形也是卷板時必要的步驟，板料卷制成圓筒時，接頭處必須預先做出圓弧形。因為該產(chǎn)品是L形截面，所以我們設計了一種在折彎機上使用的預成形模具（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。上模半徑值難以計算，是經(jīng)過多次試驗后得到的，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所示是預成形示意圖。

圖1 產(chǎn)品形狀

圖2 兩端預成形模具結(jié)構圖

圖3 兩端預成形示意圖

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備的。

步驟⑥卷圈成形是整個流程中最關鍵的一步，我們利用公司現(xiàn)有的一臺焊接變位機作為驅(qū)動力卷制這個筒形件，變位機的傾翻角度鎖定在零度位置以使回轉(zhuǎn)面為水平面。圖4所示為滾圓機構縱斷面示意圖，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，起動變位機回轉(zhuǎn)。因為工件一端已被夾鉗夾緊在滾圓板上，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，待最后頭尾相連時停止回轉(zhuǎn)，用焊機將接頭焊接牢固并打磨掉高出的焊道，即步驟⑦。之后再次起動變位機使之回轉(zhuǎn)若干周，以使殘留的卷曲應力分配均勻，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，補焊并打磨好在變位機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. 設計和實施要點

滾圓板縱斷面形狀、外沿直徑及滾圓小輪的形狀是設計的關鍵點，考慮到滾圓應力主要會集中在折彎線附近，故滾圓板無需設計得很厚，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，設計滾圓板外徑為837mm。滾圓小輪與滾圓板邊緣的接觸點設計成凸凹咬合結(jié)構，以保證滾圓時工件無法上下竄動。滾圓小輪與圓盤是否緊密接觸并不重要，關鍵是要避免工件與滾圓板之間產(chǎn)生滑動，如果產(chǎn)生滑動，不僅圓筒無法閉合，還會影響圓度。

圖4 滾圓機構縱斷面示意圖

圖5 滾圓機構俯視圖

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。利用變位機替代人工滾圓不僅能降低勞動強度，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實例。

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

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

[3] 張安. 專用型鋼彎曲機的設計與制造［J］. 石油化工設備，1996（2）：44-46.

專家點評

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

文章的亮點是圖形描述較好，產(chǎn)品形狀圖、工藝流程圖、模具結(jié)構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。