■ 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
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)
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。
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
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
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
(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。