烘燥機(jī)不銹鋼圓網(wǎng)加工工藝探討

恒天重工股份有限公司 栗磊 /文

1 前言

W系列新型圓網(wǎng)烘燥機(jī)是恒天重工無紡布生產(chǎn)線中重要設(shè)備之一，其運(yùn)行效果決定了用戶的產(chǎn)品品質(zhì)。該新型圓網(wǎng)烘燥機(jī)轉(zhuǎn)速高，烘干效果好，在節(jié)能環(huán)保、高效性能方面比以往圓網(wǎng)烘燥機(jī)有很大提高，市場競爭力強(qiáng),是恒天重工目前主推機(jī)型。其中，不銹鋼板圓網(wǎng)是烘燥機(jī)的核心零部件，其制造精度直接影響著整機(jī)的烘干效果和設(shè)備運(yùn)行效率，所以不銹鋼圓網(wǎng)的零件制造質(zhì)量是決定烘燥機(jī)品質(zhì)的重中之重。

不銹鋼圓網(wǎng)零件結(jié)構(gòu)及安裝位置結(jié)構(gòu)（如圖1），材料為06Cr19Ni10鋼板，厚3mm,沖Φ3.7孔，網(wǎng)板透氣率44%。圓網(wǎng)直徑Φ1500mm，長度3800mm，設(shè)計要求圓網(wǎng)跳動≤3mm（兩端面跳動≤2mm），直線度≤2mm。

圖1 圓網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 加工技術(shù)難點分析

圓網(wǎng)按板材展開凈尺寸為3＊3800＊4700mm，按常規(guī)不銹鋼板材標(biāo)準(zhǔn)寬度1219mm計算，需要四塊鋼板拼接。根據(jù)圓網(wǎng)類零件的加工經(jīng)驗及常規(guī)冷作加工設(shè)備資源，本不銹鋼圓網(wǎng)有如下加工難點：

2.1 網(wǎng)板的平整問題

網(wǎng)板沖孔后會產(chǎn)生應(yīng)力分布不均，引起網(wǎng)板變形，如果不消除網(wǎng)板應(yīng)力，板材沖過的孔會影響網(wǎng)板的平面度及后續(xù)卷圓加工成形的難度。

2.2 網(wǎng)板孔去毛刺問題

網(wǎng)板沖孔成形后，網(wǎng)板表面和網(wǎng)板孔內(nèi)會產(chǎn)生大量毛刺，如果采用傳統(tǒng)機(jī)械拋光工藝方案，雖能去除網(wǎng)板表面毛刺，但不能清除沖孔孔內(nèi)毛刺，影響零件質(zhì)量及圓網(wǎng)烘干效果。

2.3 網(wǎng)板的圓弧成形問題

大直徑網(wǎng)板面積大，厚度薄，剛性差，難以控制成形精度。

2.4 網(wǎng)板的焊接問題

圓網(wǎng)板拼接焊縫長，焊接工作量大，拼接時的焊接變形大。

2.5 圓網(wǎng)成形后的圓跳動和直線度修正

圓網(wǎng)壁薄，成形剛度差，圓網(wǎng)的圓度修正及定型保持困難，圓網(wǎng)的直線度修正困難。

2.6 圓網(wǎng)的動平衡

圓網(wǎng)為薄壁圓筒，不利于高速旋轉(zhuǎn)，且圓網(wǎng)直徑較大，吊裝及安裝困難，不利于做動平衡。

3 采取的工藝措施

對上述問題逐條分析后，制定工藝措施如下：

3.1 網(wǎng)板平整

網(wǎng)板沖孔后，由于孔多、密度大，網(wǎng)孔區(qū)受沖孔應(yīng)力的作用，變形伸長，整個網(wǎng)板形成中間松周邊緊的狀態(tài)，凸凹不平，波浪紋多，且板材表面加工硬化嚴(yán)重。采用十三輥平整機(jī)（中厚板用）效果不好，平整困難，經(jīng)充分論證，采取了多種工藝試驗如下：

3.1.1 利用三輥卷圓機(jī)進(jìn)行輾平試驗（如圖2）。在上下輥之間放一塊70mm厚的鋼板，然后在鋼板上放上網(wǎng)板進(jìn)行反復(fù)碾平。由于設(shè)備本身是均勻加壓，不能針對無孔區(qū)單獨(dú)進(jìn)行加壓，達(dá)不到無孔區(qū)延伸的目的，該區(qū)域平面度5～6mm，效果不理想。

圖2 卷圓試驗工裝

3.1.2 制作簡易工裝和試驗件（如圖3），根據(jù)工藝方案需要設(shè)計制作一套簡易壓模和400mm寬網(wǎng)板試驗件一件，利用壓模將網(wǎng)板拉伸，以達(dá)到無孔區(qū)延伸的目的，效果稍有改善，平面度4～6mm，但由于試驗件本身寬度窄，且工裝兩端和網(wǎng)板聯(lián)接用螺栓固定，網(wǎng)板長度長，工作量大，效率低，不易批量生產(chǎn)。

圖3 拉伸模工裝

3.1.3 為更好解決網(wǎng)板平整問題，尋求外協(xié)資源，利用瑞士平整機(jī)碾平多次，鋼板效果較好，網(wǎng)板效果不理想，網(wǎng)板平面度3～4mm。

3.1.4 最后使用自行研制的松邊機(jī)反復(fù)多次松邊，使網(wǎng)板兩邊的無孔區(qū)伸長，先解決網(wǎng)板中間松周邊緊的問題，再配合十三輥平整機(jī)多角度反復(fù)碾平，網(wǎng)板平面度1～2mm，達(dá)到了預(yù)期效果。

3.2 網(wǎng)板去毛刺

目前常規(guī)的不銹鋼網(wǎng)板去毛刺方法一直采用機(jī)械拋光和電化學(xué)拋光相結(jié)合，由于受環(huán)保因素影響，傳統(tǒng)電化學(xué)拋光去毛刺工藝取消，只能采用機(jī)械拋光去毛刺。機(jī)械拋光輪多采用尼龍輪、毛氈輪、砂輪、砂皮輪等，表面較硬，網(wǎng)板表面的大毛刺去除較好，由于不銹鋼粘性大，孔邊緣的小毛刺拋光后，倒向孔里面，仍然勾掛纖維，影響零件質(zhì)量。又相繼采取了噴砂、噴丸，鋼絲刷去除等，效果均不理想。最后經(jīng)過充分論證，對一臺舊龍門銑機(jī)床進(jìn)行改造，以期具備拋光功能。通過設(shè)計自制工裝，加裝滑動導(dǎo)軌，利用龍門銑床運(yùn)動機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)拋光輪平面位移和上下浮動。拋光輪采用上海3M中國有限公司兩種不同材質(zhì)的拋光輪：CP 7A CRS和EXL 9S FI N，拋光后經(jīng)掛絲試驗和網(wǎng)板顯微鏡放大檢測，去毛刺效果理想，不再勾掛纖維，圓網(wǎng)表面質(zhì)量提高。

3.3 網(wǎng)板圓弧成形

根據(jù)公司設(shè)備情況，采用兩種工藝方案進(jìn)行網(wǎng)板的圓網(wǎng)成形。

3.3.1 三輥卷圓機(jī)卷圓。采用4000mm薄板卷圓機(jī)成形，將網(wǎng)板放入卷圓機(jī)，目測調(diào)整網(wǎng)板一頭與卷圓機(jī)輥子在一條直線上。然后調(diào)整卷圓機(jī)前后輥的間隙，進(jìn)行卷圓試驗，在卷圓過程中，我們采用調(diào)整前后輥的間隙由大到小，使卷圓半徑由大到小，對樣板合適后整體卷圓成形。卷圓成形后航車配合將圓網(wǎng)吊起，互轉(zhuǎn)至平臺上用手工氬弧焊焊接成形。

3.3.2 折彎機(jī)槽壓圓弧。利用500T扳邊機(jī)劃線槽壓圓弧成形。由于設(shè)備和壓模老化，受力點不均，網(wǎng)板過長，加上孔區(qū)和無孔區(qū)回彈不同，尤其是不銹鋼網(wǎng)板類零件，回彈更不易掌握，結(jié)果出現(xiàn)兩頭圓弧半徑小，中間圓弧半徑大的情況。經(jīng)過多次試驗及分析，采用中間分段墊高下模的方法彌補(bǔ)圓網(wǎng)長度方向受力不均問題，選用R100圓弧模，槽壓效果較好，但圓網(wǎng)為分次槽壓成形，圓網(wǎng)成形尺寸需要靠后期修正才能達(dá)到要求。

通過在4m卷圓機(jī)上卷圓加工成形，與網(wǎng)板分次槽壓成形相比，每件圓網(wǎng)節(jié)省槽壓工時大約30小時，提高工作效率，并且減輕了工人的勞動強(qiáng)度。但由于網(wǎng)板面積大、剛性差，卷圓成形精度不容易控制，且采取多件疊加卷圓，仍然成形困難。最終采用折彎機(jī)槽壓圓弧，通過后期修正，來滿足圓弧精度要求。

3.4 網(wǎng)板拼接成形和修正

圓網(wǎng)網(wǎng)板的拼接分別采用氬弧淌焊機(jī)進(jìn)行焊接和手工氬弧焊進(jìn)行焊接兩種拼接方式進(jìn)行試驗。

3.4.1 氬弧淌焊機(jī)拼接。圓網(wǎng)網(wǎng)板材料06Cr19Ni10鋼板，厚3mm，長3800mm，適合用氬弧淌焊機(jī)焊接，但公司氬弧淌焊機(jī)的有效焊接長度3200mm，焊接工作臺距離地面高度1000mm,加上槽壓圓弧后，網(wǎng)板呈圓弧狀態(tài)，不能水平置放到淌焊機(jī)壓板和焊接工作臺中間，只能利用航車配合用卡蘭吊起在平臺上手工氬弧焊進(jìn)行拼料，然后利用圓弧模胎修正（如圖4、圖5）。

圖4 拼接擺焊

圖5 圓網(wǎng)修正模胎

3.4.2 手工氬弧焊拼接。清理好焊接平臺，利用卡蘭吊裝網(wǎng)板放平在焊接平臺，對齊拼接焊縫，拋磨焊縫及兩側(cè)干凈，氬弧焊機(jī)點焊牢固，焊點均勻，檢查網(wǎng)板對接焊縫，氬弧焊接一面焊縫，焊接一面后利用卡蘭吊裝網(wǎng)板翻身，拋磨反面焊縫及兩側(cè)，清理干凈，焊接反面焊道。焊接完畢后，對焊道進(jìn)行拋磨處理，拋磨要平直，不能有凸起。最后利用模胎對接網(wǎng)板成整圓，并進(jìn)行焊接。

為了保證圓網(wǎng)最終的公差要求，在圓網(wǎng)成形后，用圍尺對圓網(wǎng)兩端直徑尺寸進(jìn)行了測量，根據(jù)測量結(jié)果選擇合適的配合間隙，確定兩端合配悶頭的加工尺寸。安裝悶頭和工藝芯軸后，圓網(wǎng)的剛性加強(qiáng)，在轉(zhuǎn)輪架上對圓網(wǎng)的直線度和跳動進(jìn)行了測量，標(biāo)出高點和低點，再次利用模胎，并通過創(chuàng)新設(shè)計結(jié)構(gòu)的工裝，加工人員進(jìn)入圓網(wǎng)內(nèi)部對圓網(wǎng)進(jìn)行最后的修正，反復(fù)多次直至達(dá)到圖紙要求。

3.5 圓網(wǎng)平衡

一般圓網(wǎng)部件轉(zhuǎn)速不高，不需要做動平衡，新型圓網(wǎng)轉(zhuǎn)速提高，為滿足客戶要求，在完成靜平衡以后，按圓網(wǎng)部件圖將全部零件安裝到位，增加做動平衡工藝。新型圓網(wǎng)烘燥機(jī)轉(zhuǎn)速高，圓網(wǎng)部件中只有外部圓網(wǎng)與兩端悶頭轉(zhuǎn)動，主要通過圓網(wǎng)筒體來傳遞扭矩，為保證圓網(wǎng)安全使用，我們通過增加啟動時間，緩慢提高轉(zhuǎn)速來減少瞬時扭矩過大對圓網(wǎng)筒體的變形影響。圓網(wǎng)部件為空心薄壁結(jié)構(gòu)，主要為冷作加工而成，且圓網(wǎng)半徑大，因此動平衡比一般輥體做起來困難。為完成圓網(wǎng)部件動平衡，從圓網(wǎng)的吊裝，到與平衡機(jī)的連接，經(jīng)過多次試驗，增加筒體部件中軸盤精度，保證工裝與圓網(wǎng)部件連接同軸度。調(diào)整兩端在動平衡機(jī)HM5U的范圍之內(nèi)，做好吊裝保護(hù)，避免磕碰圓網(wǎng)表面，完成動平衡校驗和配重，完全達(dá)到設(shè)計平衡等級要求。

4 結(jié)束語

通過對烘燥機(jī)圓網(wǎng)采用不同工藝方案的網(wǎng)板平整、去毛刺、槽圓、焊接、做動平衡等工藝試驗，我們總結(jié)了大量的加工經(jīng)驗，在這個過程中不斷優(yōu)化和改進(jìn)加工工藝，最終保證圓網(wǎng)的直線度達(dá)到2mm，兩端跳動1.5mm，中間跳動3mm，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，滿足了設(shè)計要求，達(dá)到產(chǎn)品需求，使用效果良好。同時優(yōu)化后的工藝方案，能小批量生產(chǎn)，提高加工效率，降低勞動強(qiáng)度。