【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 鋼板上，隨后按劃線圖形進(jìn)行下料加工的工序。下料是指將零件從金屬材料上按劃線標(biāo)記切割下來的工序。下料的方法可分為兩類：機(jī)械切割和熱切割。本設(shè)計(jì)中 16MnR 和 Q235B 鋼板選用的都是中 等 厚板的板材， 對(duì)其 下料均選用熱切割的方法，采用的設(shè)備是 CNC4A型數(shù)控切割機(jī)， 用 氧乙炔火焰進(jìn)行切割 [8]。 在劃線下料前應(yīng)先對(duì)制作內(nèi)筒筒節(jié)的板材進(jìn)行選取，因?yàn)殇摬脑诰韴A后，內(nèi)層纖維受壓而縮短，外層纖維被拉伸而伸長(zhǎng)。而在內(nèi)層與外層之間存在著一層既不縮短 也不伸長(zhǎng)的纖維，該層即為中性層。 制作內(nèi)筒筒節(jié)所用鋼材的展開尺寸計(jì)算就是以中性層為依據(jù)的。首先，按彎曲內(nèi)徑 r 與板厚 s 的比值確定中性層位置 ， k 為 中性層位置系數(shù)。 ???sr ，所以 k 值取 。 故筒節(jié)的展開直徑： 2 0 1 6 ( m m )162021 ????? sDgd (21) 筒節(jié)的展開長(zhǎng)度： No 15 )6 3 3 0 .2 4 ( m m20213 . 1 4 ???? dL ? (22) 筒節(jié)的展開長(zhǎng)度即為選用板材的長(zhǎng)度；再根據(jù)筒體的總長(zhǎng)選擇板材數(shù)量以及每塊板材的寬度。筒體總長(zhǎng) 4200mm，選取兩塊板材即可，寬度分別為1900mm 和 2300mm。采用數(shù)控切割機(jī)下料時(shí)，鋼板邊緣處厚度不均勻，影響焊接質(zhì)量 ， 因此，需預(yù)留出余邊量為 50mm。 根據(jù)以上計(jì)算，選擇制作筒節(jié)板材的尺寸 2 0 0 0 m m6 5 0 0 m m1 6 m m ?? ,一塊 ； 2 4 0 0 m m6 5 0 0 m m1 6 m m ?? ,一塊。 所選內(nèi)筒筒節(jié)板材，如圖 8 所示 。 圖 8 內(nèi)筒 筒節(jié) 下料尺寸 注 ： —— 為毛坯尺寸； 為選板尺寸 邊緣加工 邊緣加工是按工藝要求采用一定的加工方法將工件的邊緣或端面加工成符合工藝要求的形狀、平直度和 粗糙 度的生產(chǎn)過程。邊緣加工可以 消除前到工序加工所產(chǎn)生的加工硬化層和熱影響區(qū)；根據(jù)工藝要求完成 坡 口加工；消除裝配、焊接工件邊緣或自由邊的各類缺陷，以提高加熱槽的整體質(zhì)量；提高結(jié)構(gòu)的表面質(zhì)量，也可為產(chǎn)品的后期制作創(chuàng)造條件 。常用邊緣加工的方法為刨削、銑削、車削等切削加工工藝。 在設(shè)計(jì)中所選用的設(shè)備是 B81050A 型 No 16 刨邊機(jī)進(jìn)行邊緣加工。 筒節(jié)卷制 鋼板的彎曲加工，實(shí)際上是通過旋轉(zhuǎn)的輥軸，使鋼板在輥軸的作用力和摩擦力的作用下，自動(dòng)向前推進(jìn)產(chǎn)生塑性變形而彎曲。本設(shè)計(jì)選用對(duì)稱式三輥卷板機(jī)，鋼板卷制的基本原理如圖 9 所示。 圖 9 三輥卷板機(jī)工作原理圖 坯料經(jīng)卷彎后所得的曲率取決于輥軸的相對(duì)位置、鋼材的厚度和力學(xué)性能，如下式所示： 21222 )2/()2/()2/( dRHBRsd ?????? (23) 式 中： 1d 上輥的直徑， mm； 2d 上輥的直徑， mm； s 鋼板的厚度， mm； R 零件的曲率半徑， mm； H 上輥與下輥的中心距， mm； B 兩下輥之間的中心距， mm。 鋼板在彎曲加工時(shí)，通常規(guī)定 40?sD ，可以進(jìn)行冷彎試驗(yàn)，若 40?sD ，超過了材料在常溫塑性變形能力，則必須進(jìn)行熱彎。其中： D 為圓筒直徑， s為 鋼板的厚度鋼板。加熱槽的內(nèi)筒 401 2 516/2 0 0 0 ???sD ，可以進(jìn)行冷彎。根BHdRd No 17 據(jù)工藝要求，本設(shè)計(jì)采用 Wn163200 型號(hào)的對(duì)稱式三輥卷板機(jī) ，其技術(shù)參數(shù)如表 7 所示。 表 7 Wn163200 型對(duì)稱式三輥卷板機(jī)技術(shù)參數(shù) 卷板最 大尺寸 (寬度 寬度 ) (mmmm) 卷標(biāo)速度(m/min) 最小彎曲直徑(mm) 材料屈服極限(MPa) 電機(jī)功率(kw) 16 3200 5 850 245 44 (1)預(yù)彎 使用對(duì)稱式三輥卷板機(jī)進(jìn)行鋼板卷制時(shí)，在鋼板的兩端各存在一個(gè)平直段（約為兩下輥中心距長(zhǎng)度的一半）無法卷彎。為此，在卷制之前，應(yīng)采取的措施將鋼板兩端彎曲成所需要的曲率。預(yù)彎的方法有以下兩種：模壓預(yù)彎和彎胎預(yù)彎。在此選擇彎胎預(yù)彎的方法，即利用彎曲胎板在卷板機(jī)上進(jìn)行的。其原理如圖 10 所示。 圖 10 預(yù)彎胎板法 工作原理圖 預(yù)彎胎板一般用厚度大于筒體厚度兩倍以上的板材制成。在本設(shè)計(jì)中預(yù)彎胎板的厚度取 35mm。在冷變形時(shí)需考慮到回彈量，預(yù)彎胎板的曲率半徑應(yīng)略小于筒體的半徑，所以取 900mm。預(yù)彎長(zhǎng)度應(yīng)大于兩下輥中心距的一半，胎板 工件 a bdc No 18 通常為 (6~20)s，在此取 240mm。 (2)對(duì)中 為防止鋼板在卷制過程中出現(xiàn)扭斜，產(chǎn)生軸線方向的錯(cuò)邊，滾卷之前在卷板機(jī)上擺正鋼板的過程為對(duì)中。常用的方法有：對(duì)中擋板對(duì)中法、傾斜進(jìn)料對(duì)中法、 輥 上槽線對(duì)中法。本設(shè)計(jì)所選用的是 輥 上槽線對(duì)中法，即先在鋼板上劃出中線，然后與下輥表面的 槽線對(duì)正，即可對(duì)中。 (3)卷制 對(duì)中后可實(shí)施滾卷，使上輥下壓，鋼板產(chǎn)生一定曲率的彎曲。卷制時(shí)應(yīng)注意：冷卷時(shí)，不超過材料允許的最大變形率；上輥下壓產(chǎn)生的下壓力保證輥?zhàn)硬淮蚧?；根?jù)板厚、材質(zhì)，一次下壓量不超過卷板機(jī)的額定功率；考慮冷卷時(shí)的回彈量，應(yīng)過卷 20~30mm，并隨時(shí)用樣板進(jìn)行測(cè)量。卷制達(dá)到要求曲率時(shí)，還應(yīng)在此曲率下多卷幾次，以使其變形均勻和釋放內(nèi)應(yīng)力，減少回彈。 (4)矯圓 在滾圓完畢 并 對(duì)縱縫進(jìn)行 裝配 焊接 之 后，應(yīng)再次滾圓，以使 筒節(jié) 的 圓度達(dá)到規(guī)定的范圍。步驟如下：逐漸加載，達(dá)到最大矯正曲率；重點(diǎn)矯正 焊縫區(qū)，經(jīng)測(cè)量直到合格；逐漸卸載，至卷制過程 結(jié)束 [9]。 縱縫焊接 (1)焊前準(zhǔn)備 由于筒節(jié)所用的材料是 16mm 厚的 16MnR 鋼板，所以采用雙面埋弧 自動(dòng)焊 的焊接方法 ， 坡口形式為對(duì)稱的 X 形坡口 ， 如圖 11 所示。 圖 11 筒節(jié)縱縫焊接坡口形式 在焊接前首先應(yīng)對(duì)坡口進(jìn)行機(jī)械清理，清除坡口內(nèi)外兩側(cè)各 20mm 范圍外 內(nèi) No 19 內(nèi)的油污、鐵銹、氧化皮等雜質(zhì)。 焊條需在 350℃ 的溫度下烘干 1 小時(shí)； 焊劑需在 150℃ 的溫度下烘干 2 小時(shí)。 (2)焊接工藝參數(shù) 首先，將縱縫用焊條電弧焊進(jìn)行定位焊，電源采用的是直流反 接。選用的電機(jī)型號(hào)為 ZXG300，工藝參數(shù)如表 8 所示。 表 8 焊條電弧焊接工藝參數(shù) 焊接材料 焊條直徑 (mm) 焊接電流 (A) 電源種類 E5015 4 180 直流反接 縱縫定位 焊 后，需檢查裝配及焊 點(diǎn) 焊接質(zhì)量。此時(shí)可以根據(jù)坡口形式采用雙面埋弧自動(dòng)焊焊接。 埋弧焊機(jī)型號(hào)： MZ1000，此焊機(jī)的技術(shù)參數(shù)如表 9所示。 表 9 MZ1000 焊機(jī)的技術(shù)參數(shù) 焊接電流 (A) 焊絲直徑 (mm) 送絲速度 (cm/min) 焊接速度 (cm/min) 電流種類 400~1200 3~5 50~200 25~117 直流或交流 由于內(nèi)筒筒節(jié)部分選用的 是 16 mm 的鋼板，內(nèi)、外兩面都各焊一層， 采用雙面埋弧焊要求邊緣必須平直，保證間隙小于 2 mm。焊接第一面的熔深為板厚的 40%~50%,第二面要控制熔深達(dá)到板厚的 60%~70%，以保證焊透。 工藝參數(shù)如表 10 所示。 表 10 埋弧焊接工藝參數(shù) [10] 焊縫類別 焊層 焊接材料 焊絲直徑 (mm) 焊接電流 (A) 電弧電壓 (V) 焊接速度 (m/h) 內(nèi)焊縫 第一層 H08MnA+HJ431 4 720~740 34~36 28~32 外焊縫 第二層 740~760 所有焊接工藝參數(shù)均需經(jīng)焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)后確定。所謂工藝評(píng)定就是：為 驗(yàn)證所擬訂的焊件焊接工藝的正確性而進(jìn)行的試驗(yàn)過程及結(jié)果的評(píng)價(jià)。 (3)焊后熱處理 焊后需進(jìn)行消除應(yīng)力處理， 16MnR 鋼回火溫度在 650℃ No 20 左右。因筒節(jié)板厚為 16mm，是中厚板，回火后保溫時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)一些，取 35min。 夾套筒節(jié)制作工藝 夾套筒節(jié)制作的鋼材復(fù)檢、預(yù)處理、邊緣加工工藝與內(nèi)筒筒節(jié)的鋼材復(fù)檢、預(yù)處理及邊緣加工工藝相同。下面介紹夾套筒節(jié)制作的其它工藝。 劃線、下料 夾套部分選料與筒節(jié)部分相同，制作夾套的 Q235B 鋼板展開尺寸的計(jì)算以中性層為依據(jù)。首先，按彎曲內(nèi)徑 r 與板厚 s 的比值確定中性層位置。 ???sr ，所以 k 值取 故夾套的展開直徑： 2 2 1 2 ( m m )122200 ????? sDgd (24) 夾套的展開長(zhǎng)度： )6 9 4 5 .6 8 ( m m22123 . 1 4 ???? dL ? (25) 上夾套寬 1766mm，下夾套寬 1484mm， 預(yù)留出加工余量。 根據(jù)以上計(jì)算，選擇制作 夾套 板材的尺寸 ， 上夾套 1 8 5 0 m m7 0 0 0 m m1 2 m m ?? 的鋼板 一塊； 下夾套選用 1 5 5 0 m m7 0 0 0 m m1 2 m m ?? 的鋼板 一塊。所選板材 尺寸 如圖12，所示。 (a) (b) No 21 圖 12 夾套展開尺寸 (a)上夾套毛坯尺寸 。 (b)下夾套毛坯尺寸 （ 注： —— 為毛坯 尺寸； 為選板尺寸） 翻邊、翻孔 加熱槽 夾套上有多處接管需要進(jìn)行翻孔；且上、下夾套的邊緣需要翻邊。 (1) 翻孔 翻孔工藝的示意圖，如圖 13 所示。 圖 13 翻孔工藝示意圖 H— 翻邊的高度， mm ； h— 圓弧中心高， mm ； t— 工件厚度， mm ； d— 翻邊預(yù)沖孔直徑， mm； D— 翻邊后孔中徑， mm； B— 凸緣寬度， mm； r— 翻邊與工件平面的圓角半徑， mm； tr ?? 2mm?t 時(shí)，取 tr 3)~(2? rH ? trdDH 0 . 7 20 . 4 32)( ???? (26) )(2 trHDd ???? (27) 根據(jù)零件翻邊后孔中直徑 D ，計(jì)算預(yù)沖孔直徑 d ，并核算翻邊高度 H 。當(dāng)不能翻出要求的高度時(shí)，可先拉深，后在底部沖孔，再翻孔的方法。如果多次翻邊，由于每?jī)傻拦ば蛑g要進(jìn)行退火，不經(jīng)濟(jì)且工件變薄較嚴(yán)重，故一般不予采用。 最大翻邊高度 ： trkDH 0 .7 20 .4 32)1( 0m a x ???? (28) 其中， 0k 第一次翻邊系數(shù) 孔的加工方法是預(yù)先鉆個(gè)小孔，去毛刺后用模具沖孔。翻邊低孔的粗糙 No 22 度直接影響工件質(zhì) 量，如孔邊有毛刺存在，就會(huì)導(dǎo)致翻翻口的破裂。 使用球底 上 模時(shí)圓孔翻邊力 ： ???DntF ?