【文章內(nèi)容簡介】 皮除掉，清理掉丸料后，裝置自動噴底漆并烘干，以防鋼板在加工過程中再次生銹 [ 7]。 劃線、下料 選定鋼板尺寸規(guī)格后，在板 材上進行劃線，所謂劃線即按構(gòu)件設(shè)計圖樣的圖形與尺寸 1:1 劃在待下料的鋼板上，隨后按劃線圖形進行下料加工的工序。下料是指將零件從金屬材料上按劃線標記切割下來的工序。下料的方法可分為兩類：機械切割和熱切割。本設(shè)計中 16MnR 和 Q235B 鋼板選用的都是中 等 厚板的板材，對其 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， 用 氧乙炔火焰進行切割 [ 8]。 在劃線下料前應(yīng)先對制作內(nèi)筒筒節(jié)的板材進行選取，因為鋼材在卷圓后，內(nèi)層纖維受壓而縮短，外層纖維被拉伸而伸長。而在內(nèi)層與外層之間存在著一層既不縮短也不伸長的纖 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 )162 0 0 0 ????? sDgd (21) 筒節(jié)的展開長度： )6 3 3 0 .2 4 ( m m20213 . 1 4 ???? dL ? (22) 筒節(jié)的展開長度即為選用板材的長度；再根據(jù)筒體的總長選擇板材數(shù)量以及每塊板材的寬度。筒體總長 4200mm，選取兩塊板材即可，寬度分別為 1900mm和 2300mm。采用數(shù)控切割機下料時，鋼板邊緣處厚度不均勻，影響焊接質(zhì)量 ，因此，需預留出余邊量為 50mm。 根據(jù)以上計算，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 。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） No 14 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)計中 所選用的設(shè)備是 B81050A 型刨邊機進行邊緣加工。 筒節(jié)卷制 鋼板的彎曲加工，實際上是通過旋轉(zhuǎn)的輥軸，使鋼板在輥軸的作用力和摩擦力的作用下，自動向前推進產(chǎn)生塑性變形而彎曲。本設(shè)計選用對稱式三輥卷板機，鋼板卷制的基本原理如圖 9 所示： 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） No 15 圖 9 三輥卷板機工作原理圖 坯料經(jīng)卷彎后所得的曲率取決于輥軸的相對位置、鋼材的厚度和力學性能，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，通常規(guī)定 40?sD ，可以進行冷彎試驗，若 40?sD ， 超過了材料在常溫塑性變形能力，則必須進行熱彎。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 ，可以進行冷彎。根據(jù)工藝要求，本設(shè)計采用 Wn163200 型號的對稱式三輥卷板機 ，其技術(shù)參數(shù)如表 7 所示。 表 7 Wn163200 型對稱式三輥卷板機技術(shù)參數(shù) 卷板最大尺寸 (寬度 寬度 ) (mmmm) 卷標速度(m/min) 最小彎曲 直徑(mm) 材料屈服極限(MPa) 電機功率 (kw) 16 3200 5 850 245 44 (1)預彎 使用對稱式三輥卷板機進行鋼板卷制時，在鋼板的兩端各存在一個BHdRd平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） No 16 平直段（約為兩下輥中心距長度的一半）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。預彎的方法有以下兩種：模壓預彎和彎胎預彎。在此選擇彎胎預彎的方法，即利用彎曲胎板在卷板機上進行的。其原理如圖 10 所示： 圖 10 預彎胎板法 工作原理圖 預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)計中預彎胎板的厚度取 35mm。在冷變形時需考慮到回彈量，預彎胎板的曲率半徑應(yīng)略小于筒體的半徑，所以取 900mm。預彎 長度應(yīng)大于兩 下輥中心距的 一半，通常為(6~20)s，在此取 240mm。 (2)對中 為防止鋼板在卷制過程中出現(xiàn)扭斜，產(chǎn)生軸線方向的錯邊，滾卷之前在卷板機上擺正鋼板的過程為對中。常用的方法有：對中擋板對中法、傾斜進料對中法、 輥 上槽線對中法。本設(shè)計所選用的是 輥 上槽線對中法，即先在鋼板上劃出中線，然后與下輥表面的槽線對正，即可對中。 (3)卷制 對中后可實施滾卷，使上輥下壓，鋼板產(chǎn)生一 定曲率的彎曲。卷制時應(yīng)注意：冷卷時，不超過材料允許的最大變形率；上輥下壓產(chǎn)生的下壓力保證輥子不打滑；根據(jù)板厚、材質(zhì)，一次下壓量不超過卷板機的額定功率；考慮冷卷時的回彈量，應(yīng)過卷 20~30mm，并隨時用樣板進行測量。卷制達到要求曲率時，胎板 工件 a bdc平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） No 17 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 對縱縫進行 裝配 焊接 之 后，應(yīng)再次滾圓，以使 筒節(jié) 的圓度達到規(guī)定的范圍。步驟如下：逐漸加載，達到最大矯正曲率；重點矯正焊縫區(qū)，經(jīng)測量直到合格；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 自動焊 的焊接方法 ， 坡口形式為對稱的 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)對坡口進行機械清理，清除坡口內(nèi)外兩側(cè)各 20mm 范圍內(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； 焊劑需在 150℃的溫度下烘干 2 小時。 (2)焊接工藝參數(shù) 首先，將縱縫用焊條電弧焊進行定位焊，電源采用的是直流反接。選用的電機型號為 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 焊接質(zhì)量。此時可以根據(jù)坡口形式采用雙面埋弧自動焊焊接。 埋弧焊機型號： MZ1000，此焊機的技術(shù)參數(shù)如表 9 所示。 表 9 MZ1000 焊機的技術(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， 采用雙外 內(nèi) 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） No 18 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)焊接工藝評定試驗后確定。所謂工藝評定 就是： 為驗證所擬訂的焊件焊接工藝的正確性而進行的試驗過程及結(jié)果的評價。 (3)焊后熱處理 焊后需進行消除應(yīng)力處理， 16MnR 鋼回火溫度在 650℃ 左右。因筒節(jié)板厚為 16mm，是中厚板，回火后保溫時間應(yīng)長一些，取 35min。 夾套筒節(jié)制作工藝 夾套筒節(jié)制作的鋼材復檢、預處理、邊緣加工工藝與內(nèi)筒筒節(jié)的鋼材復檢、預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) 夾套的展開長度： )6 9 4 5 .6 8 ( m m22123 . 1 4 ???? dL ? (25) 上 夾套寬 1766mm，下夾套寬 1484mm， 預留出加工余量。 根據(jù)以上計算，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。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） No 19 (a) (b) 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： 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） No 20 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，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 ，計算預沖孔直徑 d ，并核算翻邊高度 H 。當不能翻出要求的高度時，可先拉深，后在底部沖孔，再翻孔的方法。如果多次翻 邊，由于每兩道工序之間要進行退火，不經(jīng)濟且工件變薄較嚴重，故一般不予采用。 最大翻邊高度 ： trkDH 0 .7 20 .4 32)1( 0m a x ????