漸變截面導(dǎo)流環(huán)成形工藝

文/肖鐸?！に拇ò肭蚍忸^制造有限公司

漸變截面導(dǎo)流環(huán)成形工藝

文/肖鐸?！に拇ò肭蚍忸^制造有限公司

肖鐸海，工程師，主要從事壓力容器封頭及關(guān)聯(lián)產(chǎn)品、球殼板的工藝設(shè)計(jì)工作，封頭及異形件的壓制模具設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)工作。

導(dǎo)流環(huán)是汽輪機(jī)的重要部件，隨著國內(nèi)汽輪機(jī)規(guī)模和技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)流環(huán)的形狀也開始有了大的差別。日前我公司承接了一套導(dǎo)流環(huán)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)工作，其型面是漸變截面，與以往軸旋轉(zhuǎn)對稱式的產(chǎn)品有很大差別?，F(xiàn)將其制作工藝介紹如下。

產(chǎn)品技術(shù)要求

該產(chǎn)品名稱為低壓導(dǎo)流環(huán)板，由左擴(kuò)壓管背弧板、右擴(kuò)壓管背弧板、左下半擴(kuò)壓管背弧板、右下半擴(kuò)壓管背弧板組成。

具體技術(shù)要求，驗(yàn)收內(nèi)容如下：高度尺寸公差為±3mm；小口半徑尺寸公差為±3mm；大口半徑尺寸公差為±3mm；型線漏光間隙誤差≤5mm；彎曲角度公差為±2°；材料為Q235B。表面質(zhì)量不允許存在尖銳的劃痕，無裂紋、縮孔、結(jié)疤、折疊、過燒等缺陷。

本文主要介紹右擴(kuò)壓管背弧板的制作工藝，該產(chǎn)品模型如圖1所示。

相關(guān)零件的制作工藝

在介紹右擴(kuò)壓管背弧板的工藝之前，先簡單介紹與其裝配相關(guān)的右下半擴(kuò)壓管背弧板制作工藝。

左下半擴(kuò)壓管背弧板與右下半擴(kuò)壓管背弧板兩個(gè)零件成90°角，這兩個(gè)零件截面形狀、大小口直徑均相同，只是裝配方向相反，右下半擴(kuò)壓管背弧板零件圖如圖2所示。有兩個(gè)方案可供選擇：⑴因?yàn)榇肆慵粗行妮S對稱旋轉(zhuǎn)，可以考慮制作專用模具輪旋壓成形，我公司前兩年部分導(dǎo)流環(huán)都是旋壓制作，但是型線漏光間隙誤差只能控制在10mm之內(nèi)，達(dá)不到此產(chǎn)品要求。⑵制作分瓣模具熱壓，統(tǒng)一按30°（1/12整圓）制作一副分瓣熱壓模具，在1000t水壓機(jī)上熱壓成形（加熱溫度950±20℃，保溫20min出爐熱壓），型線漏光間隙誤差可以控制在3mm之內(nèi)。最終決定采用第二種方案，統(tǒng)一按30°（1/12整圓）制作一副分瓣熱壓模具。

圖1 產(chǎn)品模型圖

從經(jīng)濟(jì)角度考慮，鑄造模具成本較高，鑄造毛坯HT250的單價(jià)為8000余元一噸，加上零件型線為雙曲面，必須經(jīng)數(shù)控加工中心加工，加工費(fèi)用昂貴，此副模具費(fèi)用初步預(yù)算接近9萬，且周期較長。

圖2 右下半擴(kuò)壓管背弧板零件圖

圖3 右擴(kuò)壓管背弧板產(chǎn)品零件圖

綜合以上因素，決定采用鋼板自制模具，模具預(yù)算成本不到一萬。按30°分瓣用UG軟件建模后，利用公司16～18mm鋼板邊角余料按建模后尺寸制作鋼板立體成形模具（凹凸兩個(gè)模具為一副）。通過試熱壓一片樣板檢測后對鋼板模具進(jìn)行局部修形，達(dá)到圖紙要求后批量壓制，最后再通過精確二次放樣下料，二次下料后將三個(gè)30°（1/12整圓）分瓣零件焊接成90°成品。

圖4 1/4錐度40°錐體

圖5 確定割除線

圖6 過渡段小口半徑尺寸

圖7 焊縫位置

右擴(kuò)壓管背弧板制作工藝

右擴(kuò)壓管背弧板產(chǎn)品如圖3所示，左擴(kuò)壓管背弧板與右擴(kuò)壓管背弧板為中心軸鏡像對稱。

這兩個(gè)產(chǎn)品橫截面為連續(xù)漸變截面，成軸不對稱型，且每個(gè)截面大口直徑均有變化，具體表現(xiàn)為從截面7到截面1每隔15°直徑遞減25mm，無法采用旋壓機(jī)進(jìn)行旋壓，只能采用制作專用模具熱壓。從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分析，需按30°分瓣制作三套模具，同時(shí)這兩個(gè)零件為一左一右，方向相反，所以共需制作六套模具才能完成零件的壓制。

從制作成本及生產(chǎn)周期角度考慮，制作六套模具不但成本大大增加，且耽誤生產(chǎn)周期。仔細(xì)分析此產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)所有漸變截面均由錐度40°錐體+與錐體相切的R265過渡段組成?；诖?，不考慮制做這六副模具，根據(jù)已制作的右下半擴(kuò)壓管背弧板模具擬定以下工藝：

⑴制作兩個(gè)1/4錐度40°錐體，如圖4所示。

⑵計(jì)算R265過渡段與7個(gè)截面不同高度相切點(diǎn)與錐體小端距離，依左右方向分別在兩個(gè)錐體上標(biāo)記好，連接這7個(gè)點(diǎn)后，即為割除線，如圖5所示。

⑶R265過渡段可利用右下半擴(kuò)壓管背弧板即圖2所示的模具壓制，圖6為過渡段小口半徑尺寸R1566.45mm，對應(yīng)直徑φ3132.9mm。

⑷可行性理論依據(jù)：割切面為一平面11°斜交正錐后形成的橢圓面，長軸為3259.67mm，短軸為3162.91mm。R265過渡段小口處直徑為φ3132.9mm，和橢圓長短軸尺寸接近。由于將R265過渡段分瓣成整圓的1/12，誤差會更小，由此產(chǎn)生的對接錯(cuò)邊量完全可以通過后續(xù)校形來保證，校形后的過渡段經(jīng)過精確二次下料與切割后的錐體在如圖7所示位置焊接而成。產(chǎn)品經(jīng)過檢驗(yàn)完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，此方案既節(jié)省了模具費(fèi)用，也縮短了生產(chǎn)周期。

結(jié)束語

該導(dǎo)流環(huán)的壓制成功為公司今后在異形件的制作上積累了經(jīng)驗(yàn)，使復(fù)雜產(chǎn)品簡單化，以盡可能低的制造成本達(dá)到圖紙的技術(shù)要求，是工藝追求的目標(biāo)，此技術(shù)方案可供廣大同行參考。