一種長圓形狀的油箱箱體成形方法的實踐

文／高健春·小松雄連機械制造有限公司

導(dǎo) 語

文章介紹了一種長圓形狀的油箱箱體的成形方法，在實踐過程中經(jīng)歷了改進設(shè)計產(chǎn)出樣機、小批量生產(chǎn)時遇到的新問題、形成應(yīng)對批量生產(chǎn)的最終解決方案等幾個階段，針對不同的板料運用不同的生產(chǎn)工藝，最終圓滿完成了這個項目。

近期我公司承接了一項用在風(fēng)力發(fā)電裝置上的液壓油箱的訂單項目，該油箱呈長圓形狀，圍板長軸方向長度為2392mm，高度927mm，板厚16mm，油箱總重量2.3噸，外形如圖1所示。以往做過的油箱都是方形的，用傳統(tǒng)的下料、折彎等常規(guī)工藝即可完工，但這次的制造難點在圍板的成形，不僅形狀特殊，而且板厚較厚，傳統(tǒng)的工藝已不再適用，需要一些特殊的方法來實現(xiàn)。

圖1 油箱外形

圖2是該油箱圍板的外形圖，圖3是圍板的俯視圖。原設(shè)計是由A、B、C、D四塊鋼板拼焊而成的，A板與C板對稱，均由一段直線和一段R430圓弧構(gòu)成；B板由一段R1180和兩段R430的圓弧組成，D板為單獨一段R1180圓弧。一般來講中厚板成形有折彎機折彎成形、卷板機卷曲成形或壓力機模具成形這三種成形手段，我們公司沒有大噸位的折彎機，所以只能考慮卷板或模具成形。在工藝設(shè)計階段我們分析了一下這些板料，其中A、C、D這三塊板的圓弧段都可以用卷板機成形，但B板成形有些難度，因為它是由三段圓弧構(gòu)成的，用普通的卷板機成形難以滿足要求。用模具成形是一種可選擇的方案，然而由于板料是高張力鋼板，回彈嚴重且不易控制，三段圓弧加在一起就更難了，這條路也走不通。為了解決問題，我們想到了不拘泥于客戶的原設(shè)計，改變圍板的對接方式，把B板兩端的R430圓弧分別移到A板和C板上，這樣A板、C板的兩端都有了相同的R430圓弧，即兩段圓弧加一條直線，成形比三段圓弧容易，可以卷板成形，D板保持不變，而B板就只剩下一段圓弧了，成形就容易多了。確認該方案可行后我們向甲方提出了這個方案，并得到了甲方的批準。變更后，卷板成形滿足了生產(chǎn)需要，且無需增加設(shè)備費用投入，我們就這樣生產(chǎn)出了樣機。

圖2 圍板外形

圖3 圍板原設(shè)計

圖4 圍板變更設(shè)計

然而經(jīng)一段時間的批量生產(chǎn)后，我們發(fā)現(xiàn)B板和D板重量相對較輕，又都是單一圓弧，卷板成形相對容易；但A板、C板都只卷一小段的圓弧，位置不容易控制，而且板料較重，卷板作業(yè)費力耗時，效率低下，所以我們又開始研討用壓力機模具成形的可行性。

其實，在最初我們也曾想到過采取R430用模具成形的方式，但這樣就會出現(xiàn)幾個不太好解決的問題。首先是板料過長，一般對于兩端都有圓弧的制件，最好是用大型模具一次成形。但這次的板料過長，如果想讓兩端的圓弧同時成形，我們現(xiàn)有油壓機的臺面寬度不夠，所以只能單端成形。若選擇單端成形，因板料較重，選擇單端成形需將板料平放，但這又會產(chǎn)生如圖5所示那樣的側(cè)向力，對油壓機不利，也不可取。所以只能采用類似彎板機那樣的模具方案，具體見圖6。但還是有幾個難點，主要原因就是板料太重，單片重量達223kg，板料的搬入、托舉、放下以及搬出等這些環(huán)節(jié)都需要輔助設(shè)備，而制作這些輔助設(shè)備比制作模具的難度還大，這個方法還是不可行。再有一點是，油壓機上滑塊要比彎板機厚得多，成形時板料容易與上滑塊造成干涉?？紤]到幾個方面的因素后，我們決定采用兩套模具同時成形的方案，并輔以天車以實現(xiàn)板料的搬運與托舉，具體成形方案見圖7。

圖5 單端成形平放會產(chǎn)生側(cè)向力

圖6 單模具成形容易與上滑塊干涉

圖7 雙模具成形方案

我們用兩個專用吊具夾在板料中線的兩端，使板料的重心基本落在這條中線上，這樣便可以借助天車實現(xiàn)板料的平移，并完成板料的搬入、托舉、放下和搬出等全過程。吊具結(jié)構(gòu)見圖8，卡扣卡住板邊后擰緊吊環(huán)螺栓就可以夾住板料。作業(yè)時兩組人員在油壓機的前面和后面同時操作，每個人分別控制一臺天車，先提升板料至與模具下模平齊位置，再移入板料，準確定位后開始加壓，在板料后部開始上翹時操作天車配合提升，當油壓機上滑塊到達下死點完成成形后，緩慢提升滑塊，并同時降下板料，待板料放平后再將板料移出模具。板料移出后水平旋轉(zhuǎn)180度，不需要重新裝卡，繼續(xù)重復(fù)上述操作，折彎另一端。整個過程中板料的重量均由天車承載，操作者只需要推板定位并配合油壓機控制天車做推舉、放下的動作即可，無需過多的體力消耗，實現(xiàn)了省力化操作，加之是雙模具同時工作，效率較高。實際生產(chǎn)時的場景如圖9所示。

圖8 吊具結(jié)構(gòu)

圖9 生產(chǎn)場景

雖然實現(xiàn)了用模具成形替代卷板的構(gòu)想，但模具成形還有一個先天的劣勢，那就是由于每批的板料回彈不同，會造成工件弧度的不同。在這方面卷板可以靈活應(yīng)對，但模具就無法變更了。我們的對策是讓模具的弧度偏小一些，上下模之間加不同厚度的墊片以應(yīng)對不同批次的板料。

結(jié)束語

為應(yīng)對重型件的彎板成形，需要配置更大型的隨動托舉裝置，還要與油壓機的動作配合，會有很大一筆投資。本文是結(jié)合生產(chǎn)實際以較低的投資獲得較為滿意效果的一個實例，整個過程也是眾多中小型生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)研發(fā)過程的一個縮影。