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(shù)），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(jīng)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(xiàn)有彎管機銘牌上標注該機器最大可彎管子規(guī)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(shù)減少一半，焊后不需校平即可滿足加工要求。

表1 焊接參數(shù)

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(guī)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(guī)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(chǎn)品尺寸要求。由于在彎制過程中，鋼板條內(nèi)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(guī)方法與彎制方法制造對比

以60mm厚普通鋼板規(guī)格2200mm×8000mm為例，如按常規(guī)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(guī)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(guī)方法制作法蘭排料

6. 結語

（1）與常規(guī)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(guī)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(chǎn)，對單件制作則無優(yōu)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(jīng)濟效益。