中國(guó)石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司吉林機(jī)械制造分公司 （吉林 132021） 張魁林 郭傳東

我分公司承攬制造的反應(yīng)器共20臺(tái)，每臺(tái)反應(yīng)器的下封頭上有6個(gè)支腿，支腿與下封頭之間設(shè)計(jì)有墊板，如圖1所示。墊板厚20mm，材質(zhì)為Q345R，20臺(tái)反應(yīng)器共有120塊墊板。因?yàn)閿?shù)量較多，完成如此多墊板的成形任務(wù)將直接影響到20臺(tái)反應(yīng)器能否按時(shí)完工。

圖1

1.成形工藝方案分析

針對(duì)此件的形狀及其成形方式進(jìn)行深入分析。按照經(jīng)驗(yàn)，傳統(tǒng)制造方法采用人工熱作成形。改進(jìn)的工藝方法是在封頭上割取，或在碗形模具內(nèi)冷壓成形，或制作新模具冷壓成形。現(xiàn)分述如下：

（1）人工熱作 墊板的傳統(tǒng)制造方法是采用人工熱作成形，具體的做法是用氧乙炔焰加熱，邊加熱邊用大錘敲擊，經(jīng)過(guò)多次擊打，直至墊板與封頭表面貼合。此工藝的優(yōu)點(diǎn)是不需工裝模具；缺點(diǎn)是工作環(huán)境不好，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，且有錘疤，外觀質(zhì)量不好。

（2）封頭上割取 改進(jìn)的工藝方法是在封頭上割取。具體做法為按照需要的相關(guān)尺寸規(guī)格壓制封頭，通過(guò)鈑金下料放樣，確定墊板在封頭上的具體位置和尺寸后制作樣板，然后利用樣板在封頭上劃線，采用氧乙炔割炬火焰切割，得到需要的墊板。這種工藝方法不需要特意制造工裝模具，利用常用的模具將封頭壓制成形，在上面割取，得到需要的封頭支腿墊板。優(yōu)點(diǎn)為尺寸較準(zhǔn)確，適用于墊板數(shù)量少的施工情況；缺點(diǎn)為浪費(fèi)材料（見(jiàn)圖2）。

圖2

（3）利用原碗形模具壓制 我公司以前壓制封頭時(shí)曾制作一套尺寸相近的碗形模具，我們嘗試?yán)眠@套模具壓制墊板，因?yàn)閴|板壓制前無(wú)法準(zhǔn)確定位，無(wú)論冷壓還是熱壓，壓制后墊板的尺寸形狀都達(dá)不到要求，如圖3所示。

圖3

（4）自制新模具壓制成形 針對(duì)我公司20臺(tái)反應(yīng)器上120塊墊板的生產(chǎn)任務(wù)，由于數(shù)量較多，采用傳統(tǒng)的人工熱作方法，工期長(zhǎng)且成形質(zhì)量差；采用割取的工藝方法浪費(fèi)板料太多；利用碗形模具壓制未果。因此采用以上三種工藝方法是不可取的。最后我們決定自己設(shè)計(jì)、制造模具，將墊板冷壓成形。

2.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造及使用

考慮到模具若采用鑄造成形，鑄造后需要在立式車(chē)床上加工，而我公司設(shè)備能力不夠，無(wú)法加工。若采用精密鑄造，需要外單位協(xié)作制造，費(fèi)用大、工期長(zhǎng)。最后決定采用鋼板焊接的模具結(jié)構(gòu)。

具體內(nèi)容包括壓制設(shè)備的選擇、壓制形式、模具制造原理、模具制造過(guò)程、墊板壓制過(guò)程。

（1）壓制設(shè)備的選擇 根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)，我們決定在我公司的20MN水壓機(jī)上壓制成形。

（2）壓制形式 冷壓成形。

（3）模具制造原理 因?yàn)榉忸^墊板截面的輪廓線是橢圓曲線的一部分，而封頭是橢圓曲線的回轉(zhuǎn)體，橢圓母線繞著軸線回轉(zhuǎn)，形成橢圓封頭。因此沿著通過(guò)軸心的放射狀筋板回轉(zhuǎn)的母線形狀尺寸是一致的，依據(jù)此原理即可設(shè)計(jì)模具壓制封頭支腿墊板，如圖4所示。

（4）模具制造過(guò)程 利用AutoCAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，將各部分單件按1∶1的比例繪制；由操作人員將畫(huà)好的圖形輸入數(shù)控切割機(jī)，將板料平放，數(shù)控切割機(jī)先關(guān)機(jī)預(yù)走一遍，檢查無(wú)誤后再進(jìn)行切割。切割后由鉚工將切割好的筋板，上下覆板、上下堵板、上下模板、上下立筋等單件按總圖進(jìn)行組對(duì)、焊接，采用間斷焊，防止焊接變形。

圖4

（5）墊板壓制過(guò)程 首先將上下模利用螺栓聯(lián)接，固定在20MN水壓機(jī)上，在上下覆板中間夾著一塊下好料的墊板，放入加熱爐內(nèi)加熱。加熱好后出爐，壓制合模，待冷卻到室溫后，將上覆板與上模筋板焊好，將下覆板與下模筋板焊好，待冷卻后，即可投入使用。

壓制前，水壓機(jī)活動(dòng)橫梁上移開(kāi)模，移動(dòng)工作臺(tái)移出，利用橋式起重機(jī)將下好料的板料放在模腔內(nèi)，準(zhǔn)確定位，移動(dòng)工作臺(tái)移入，水壓機(jī)活動(dòng)橫梁下移合模，然后開(kāi)模，移出工作臺(tái)，利用橋式起重機(jī)將壓好的墊板吊走。墊板就這樣循環(huán)地壓制成形，平均約3min可壓制成一塊墊板，合模時(shí)情況如圖5所示。

圖5 封頭支腿上墊板的成形

3.結(jié)語(yǔ)

采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)的模具，可以利用邊角余料制作，成本低。數(shù)控切割機(jī)加工各部件，然后組對(duì)、焊接成形，制造精度滿足使用要求。冷壓成形環(huán)境好，且節(jié)約能源。模具壓制，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，成形所需時(shí)間短，工作效率高。

經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)證明，該工藝和模具使用效果良好，完全能夠滿足質(zhì)量要求，在合理的工期內(nèi)完成了生產(chǎn)任務(wù)，達(dá)到了預(yù)期目的。