雙曲面水罐罐頂瓣片壓制用冷壓設(shè)備的研制 PPT課件.ppt

1、雙曲面水罐罐頂瓣片壓制用冷壓設(shè)備的研制1一、包鋼礦漿管道輸送工程全長(zhǎng)81km，礦漿管道設(shè)計(jì)每年輸送能力550萬(wàn)t, 供水管道全長(zhǎng)130km，設(shè)計(jì)每年輸送水2000萬(wàn)m3。該礦漿管道輸送能力為目前國(guó)內(nèi)漿送管道之最，排行國(guó)際鐵精漿送管道第二，工程總造價(jià)2.3億元。我公司施工的高壓泵房區(qū)域2臺(tái)供水水罐制作安裝工程屬于包鋼礦漿管道輸送工程的項(xiàng)目之一。水罐直徑18.952m，高21.097m，工作容積為5000m3，單臺(tái)工程量為290噸，設(shè)計(jì)溫度為-400C400C，設(shè)計(jì)壓力為常壓。 一.課題簡(jiǎn)介2二、供水水罐的筒體共分八帶，罐頂為球形拱頂，拱頂瓣片為雙曲面，瓣片制作工藝復(fù)雜，制作難度大，制作安裝焊接變

2、形很難控制。以往我公司加工球形結(jié)構(gòu)都是外委加工，由于瓣片制作精度要求高，工藝復(fù)雜，外委加工成本很高，且工期緊，質(zhì)量要求高，所以研究制作一套壓制模具進(jìn)行水罐拱頂板瓣片的制作非常有必要。我公司在沒(méi)有大型壓力設(shè)備的前提下，自行進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，研究出一套專用球形拱頂壓制模具，自制壓力機(jī)將雙曲面拱頂瓣片冷壓成型。經(jīng)過(guò)反復(fù)壓制瓣片試驗(yàn)證明，此壓制模具的研制很成功，效果很好。一.課題簡(jiǎn)介3二、選題理由理由一 以往我公司加工球形結(jié)構(gòu)都是外委加工，此 水罐球形拱頂瓣片制作精度要求高，工藝復(fù)雜，且工期緊，外委加工成本很高 理由二我公司目前沒(méi)有大型壓力設(shè)備。 基于以上理由，我QC小組認(rèn)為研究制作一套冷壓設(shè)備進(jìn)行水罐拱

3、頂板瓣片的制作非常有必要。所以選擇“雙曲面水罐罐頂瓣片壓制用冷壓設(shè)備的研制”作為活動(dòng)課題。4三、小組概況小組名稱二冶金結(jié)公司金鋼QC小組課題名稱雙曲面水罐罐頂瓣片壓制用冷壓設(shè)備的研制活動(dòng)時(shí)間2009年6月19日-9月22日活動(dòng)次數(shù)9次課題類型創(chuàng)新型接受TQC教育時(shí)間60小時(shí)序號(hào)姓名性別年齡文化程度崗位組內(nèi)分工1韓 露女44大專技術(shù)部部長(zhǎng)組長(zhǎng)2聶靜媛 女41大學(xué)技術(shù)部工程師組員3李占華男39大學(xué)項(xiàng)目部技術(shù)負(fù)責(zé)人組員4張 文男50中專項(xiàng)目部質(zhì)檢員組員5許學(xué)志男28大專項(xiàng)目部技術(shù)員組員5四、設(shè)定目標(biāo) 我QC 小組設(shè)定的目標(biāo)為：研制出壓制水罐雙曲面罐頂瓣片用模具及壓力機(jī)，一次性通過(guò)評(píng)審驗(yàn)收，壓制的球形

4、拱頂瓣片及安裝完的水罐拱頂弧度、曲率完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求 。具體目標(biāo)值為：1.頂板瓣片脫胎成型后，用弧形樣板檢查，其間隙偏差控制在10 mm以內(nèi)。2.安裝完的頂板局部凹凸變形 15 mm 。6五、方案提出（一）提出方案： 水罐拱頂結(jié)構(gòu)形式為球形結(jié)構(gòu),直徑為18.892m,曲率半徑為22.800m,高度為2.069m。罐頂板外圈板厚為14mm,中心頂板為10mm,頂板弧長(zhǎng)為8.740m，罐頂材料材質(zhì)為Q235B。球形結(jié)構(gòu)的制作方法是將球分瓣在胎具上壓制成型的。 針對(duì)課題目標(biāo)，小組多次召開(kāi)專項(xiàng)研討會(huì)，運(yùn)用頭腦風(fēng)暴法，綜合考慮工藝、質(zhì)量、安全等多方面因素，提出了2套可供選擇的水罐球形拱頂制作方案。方 案

5、 一：采用熱壓法進(jìn)行瓣片的壓制。方 案 二：采用冷壓法進(jìn)行瓣片的壓制。7(二)、方案分析方案一：采用熱壓法采用熱壓法的工藝原理 采用熱壓法壓制水罐球形拱頂瓣片，首先要砌筑一臺(tái)加熱爐，先將剪裁好的罐頂板放在加熱爐中加熱，待鋼板溫度達(dá)到700800時(shí)，立即抽出直接快速的放到壓制模具上壓制成弧型。8采用熱壓法的主要優(yōu)點(diǎn)這種方法成型效果好 制作一個(gè)普通的加熱爐增加成本 因鋼板需加熱到規(guī)定溫度，普通加熱爐很難控制溫度的情況。若制造一個(gè)數(shù)控的加熱爐可很好的控制溫度，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力成本也太高，總體工期也不好保證。采用熱壓法的主要缺點(diǎn)9方案二：采用冷壓法采用冷壓法的工藝原理 研制出一套專用球形拱頂壓制模具，自制壓

6、力機(jī)將瓣片冷壓成型。即將裁好的罐頂板利用吊具放到壓制模具上利用壓力機(jī)壓制成型。10采用冷壓法的主要優(yōu)點(diǎn)采用冷壓法的主要缺點(diǎn)此方法經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，操作簡(jiǎn)單 可以研制出專用壓制模具，調(diào)節(jié)弧度的精度，以保證成型后瓣片弧度的精度。鋼板冷壓后由于具有塑性所以有一定的回彈，需提前將回彈量算出來(lái)。11（三）確定最佳方案小組成員按照課題目標(biāo)對(duì)此兩種方案進(jìn)行全方位綜合比較，結(jié)果如下：序號(hào)方案 評(píng) 價(jià) 綜 合 得 分是否采用 組 員 權(quán) 數(shù)標(biāo) 準(zhǔn)韓露聶靜媛李占華張文許學(xué)志1采用熱壓法難易度質(zhì)量安全經(jīng)濟(jì)性需時(shí)間預(yù)期效果 32213533211133111115111133131113111111X3=3317X2=346

7、X2=127X1=75X3=155X5=25不采用小計(jì)1262采用冷壓法難易度質(zhì)量安全經(jīng)濟(jì)性需時(shí)間預(yù)期效果32213555133533153355133535133333135319X3=5721X2=425X2=1017X1=1717X3=5119X5=95采用小計(jì)272經(jīng)過(guò)科研小組的反復(fù)比較論證，我們決定選用第二種方案進(jìn)行施工,即采用冷壓法壓制水罐球形拱頂。12六、制定對(duì)策（一）水罐球形拱頂瓣片壓制拼裝流程：制作壓力機(jī)的壓力機(jī)構(gòu)研制球罐拱頂瓣片壓制模具下料組裝焊接排版設(shè)計(jì)對(duì)水罐球形拱頂進(jìn)行預(yù)拼裝壓制瓣片13（二）對(duì)策表小組針對(duì)每一步驟制定了對(duì)策.序號(hào) 要 因 對(duì) 策 目 標(biāo) 措 施實(shí)施地點(diǎn)

8、 完 成 時(shí) 間 執(zhí)行人1壓力機(jī)的壓力機(jī)構(gòu)制作 自行研制達(dá)到正常使用自行設(shè)計(jì)、制作制作現(xiàn)場(chǎng)2009.6.19-6.30韓 露 李占華 聶靜媛 許學(xué)志2研制球罐拱頂瓣片壓制模具 自行研制壓制出的瓣片符合要求自行設(shè)計(jì)、制作制作現(xiàn)場(chǎng)2009.6.25-7.15韓 露 李占華 聶靜媛 許學(xué)志3瓣片壓制排版設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求及進(jìn)場(chǎng)材料的規(guī)格尺寸進(jìn)行下料前的排版設(shè)計(jì) 不浪費(fèi)材料根據(jù)自制壓力機(jī)的承載力,將罐拱頂排版分帶壓制制作，根據(jù)設(shè)計(jì)要求及進(jìn)場(chǎng)材料的規(guī)格尺寸進(jìn)行排版制作現(xiàn)場(chǎng)2009.7.157.18李占華許學(xué)志4瓣片下料制作下料樣板符合質(zhì)量要求按詳圖及施工方案要求下料，做出弧度、角度和直線檢驗(yàn)樣板進(jìn)行檢驗(yàn)

9、制作現(xiàn)場(chǎng)2009.7.198.27許學(xué)志張 文5壓制瓣片 明確壓制過(guò)程保證按要求壓制出瓣片 確定壓制各環(huán)節(jié)制作現(xiàn)場(chǎng)2009.7.209.16韓 露李占華聶靜媛6對(duì)水罐球形拱頂進(jìn)行預(yù)拼裝與安裝焊接 制定合理可行的方案保證水罐拱頂?shù)闹谱靼惭b質(zhì)量 制定出制作安裝方案和預(yù)拼裝方案，按方案進(jìn)行預(yù)拼裝和安裝焊接制作現(xiàn)場(chǎng)方案：2009.7.10前；預(yù)拼裝和安裝焊接：2009.7.239.22李占華14七、按對(duì)策實(shí)施實(shí)施一：壓力機(jī)的壓力機(jī)構(gòu)制作 壓力機(jī)的門型架材料采用I28a；連接千斤頂上梁材料采用H型鋼H3003001115，兩頭堵=6mm鋼板；整個(gè)壓力機(jī)底梁采用I32。 壓力機(jī)的壓力機(jī)構(gòu)由3個(gè)200噸千斤

10、頂組成，壓力機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1 壓力機(jī)的壓力機(jī)構(gòu)示意圖15實(shí)施二：研制球罐拱頂瓣片壓制模具 我們針對(duì)小型的球罐拱頂瓣片壓制現(xiàn)有技術(shù)，自行研制了一種小壓力冷壓小型球罐拱頂瓣片壓制模具，由于每帶上下口半徑不同，需要制作4套模具（包括4個(gè)上胎、4個(gè)下胎），壓制模具由上模具（底板、凹形板、橫向加勁板），下模具（底板、弓形板、橫向加勁板）組成。模具的立板和筋板采用16mm鋼板、上模具底板采用30mm鋼板、下模具底板采用20mm鋼板。制作模具的尺寸經(jīng)過(guò)計(jì)算和放樣所得。 本著節(jié)約的原則，模具用料全部可以采用切割余料和邊角料，既節(jié)約成本，又使得整個(gè)壓制過(guò)程簡(jiǎn)單快捷。照片如圖2：壓力結(jié)構(gòu)壓制模具圖2 壓力機(jī)

11、構(gòu)及模具照片16實(shí)施三：排版設(shè)計(jì) 根據(jù)我們自制壓力機(jī)的承載力,將罐拱頂排版分為4帶進(jìn)行壓制制作，第一帶直徑為18920mm,帶高為2580mm；第二帶直徑為14114mm,帶高為2580mm； 第三帶9129mm,帶高為2580mm；第四帶為中心頂板,直徑為4020mm, 高度100mm。周長(zhǎng)方向第一、第二帶30等分，第三帶分為15等分,每帶之間的縱縫最小不小于300mm，第四帶為整體。水罐拱頂排版如圖3所示。圖3 水罐拱頂排版圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求及進(jìn)場(chǎng)材料的規(guī)格尺寸,我們進(jìn)行了下料前的排版設(shè)計(jì)，確定將第一、二、三帶分為拱頂瓣片共計(jì)75片，此3帶75片均采用自制壓力機(jī)進(jìn)行壓制成型，第4帶中心整體部

12、分采用火曲方法成型。17實(shí)施四：下料 1.頂板的分瓣數(shù)量允許根據(jù)板材情況適當(dāng)改變，但應(yīng)保證分瓣小端的弧長(zhǎng)不小于180mm。 2.號(hào)料時(shí)，高度方向按無(wú)間隙考慮，展開(kāi)弧長(zhǎng)方向，兩端各加800滾曲引頭，引頭板可接料，但要求接口設(shè)在筒體凈料最小20外。 3.號(hào)料要按先做的排板圖進(jìn)行，每帶高度長(zhǎng)度方向號(hào)凈料，允許偏差 +1、0mm。按詳圖及施工方案要求，做出弧度、角度和直線檢驗(yàn)用樣板，樣板制作誤差應(yīng)在1.0，弧形樣板弦長(zhǎng)不應(yīng)小于2000,直線樣板不應(yīng)小于1000mm. 材料切割時(shí)采用半自動(dòng)火焰切割機(jī)，切割在抄平的專用切割平臺(tái)上進(jìn)行。18實(shí)施五：壓制瓣片 在罐頂鋼板邊緣焊接一個(gè)吊耳，在被壓制鋼板上表面蓋上

13、鋼蓋板，鋼板與鋼蓋板間距為500600mm，將卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩掛在鋼板吊耳上，開(kāi)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)將鋼板拽到胎具上，拽到胎具上將鋼板中心線與胎具中心線對(duì)齊，開(kāi)動(dòng)壓力機(jī)將上胎壓到鋼板上，等鋼板與下胎全部靠緊后，關(guān)閉壓力機(jī)，提升壓力機(jī)將鋼板取出。取出鋼板后，用樣板進(jìn)行檢查。確定出壓制過(guò)程如下19實(shí)施六：對(duì)水罐球形拱頂進(jìn)行預(yù)拼裝與安裝焊接 為了保證水罐拱頂?shù)闹谱靼惭b質(zhì)量，我們制定了合理、切實(shí)可行的制作安裝方案，同時(shí)采用輾轉(zhuǎn)拼裝法對(duì)水罐球形拱頂進(jìn)行預(yù)拼裝。具體方法為： 將壓制好的球形拱頂瓣片按圖4（輾轉(zhuǎn)拼裝法示意圖）在制作現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行預(yù)拼裝，并進(jìn)行測(cè)量、調(diào)整，當(dāng)拼裝部分弧度、曲率都符合設(shè)計(jì)要求后，我們將瓣片進(jìn)行編號(hào)，將

14、最右側(cè)編號(hào)順序?yàn)?2、9、5的瓣片留在原地，其余瓣片按順序運(yùn)到安裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。然后我們?cè)僖?2、9、5三瓣片為最左側(cè)將其余瓣片按圖繼續(xù)進(jìn)行拼裝，經(jīng)測(cè)量、調(diào)整，瓣片弧度、曲率滿足設(shè)計(jì)要求后，我們?cè)龠M(jìn)行編號(hào)，還將最右側(cè)的瓣片留下，其余瓣片依次運(yùn)到安裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，以此類推，直至最后一塊瓣片拼裝完為止。我們利用此法成功的將拱頂一次安裝完成，使拱頂弧度、曲率完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，一次驗(yàn)收合格，受到甲方的好評(píng)11 12圖4 輾轉(zhuǎn)拼裝法示意圖20八、效果檢查效果一： 實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)值，保證了制作安裝質(zhì)量：1.頂板瓣片脫胎成型后，用弧形樣板檢查，其間隙偏差控制在10 mm以內(nèi)；2.安裝完

15、的頂板局部凹凸變形 15 mm 。21效果二：降低了制作費(fèi)用1.我公司采用自制冷壓設(shè)備壓制球形拱頂瓣片，節(jié)省外委加工費(fèi)27.6萬(wàn)元。 計(jì)算： 34.5t（一個(gè)罐頂重）2（兩個(gè)罐）4000元/t（外委加工等所需費(fèi) 用）27.6萬(wàn)元2.自制冷壓設(shè)備在工程完工后可全部拆卸或重組做其它使用，節(jié)省材料費(fèi)約1.71萬(wàn)元。 計(jì)算： 制作冷壓設(shè)備需用鋼4.5t3800元/t1.71萬(wàn)元3.制作、安裝用的機(jī)械設(shè)備投入已形成固定資產(chǎn)：34.3萬(wàn)元 計(jì)算： （1）用QF-20020型號(hào)千斤頂4臺(tái)：5500元/臺(tái)4臺(tái)2.2萬(wàn)元 （2）10臺(tái)電焊機(jī)：2100元/臺(tái)10臺(tái)2.1萬(wàn)元 （3） 1臺(tái)橋式起重機(jī)+：30萬(wàn)元 共

16、計(jì)節(jié)約：27.6+1.71=29.31萬(wàn)元；形成固定資產(chǎn)34.3萬(wàn)元。共計(jì)節(jié)約29.31萬(wàn)元，計(jì)算如下：22九、制定標(biāo)準(zhǔn)化 我公司自制的壓力設(shè)備，成功解決了鋼板冷壓的回彈問(wèn)題。應(yīng)用該冷壓設(shè)備壓制成型的拱頂瓣片弧度全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且一次壓制成型不用返修。此冷壓設(shè)備屬自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，模具在國(guó)內(nèi)屬首創(chuàng)，公司已于2009年8月25日將冷壓用的壓力模具成功申請(qǐng)國(guó)家實(shí)用新型專利，目前已被受理。專利申請(qǐng)受理通知書23十、總結(jié)及今后打算 我公司在包鋼礦漿輸送工程高壓泵房區(qū)域供水水罐制作安裝工程中，利用自制的壓力設(shè)備成功的壓制出球形拱頂瓣片，并利用輾轉(zhuǎn)拼裝法等方法有效控制了制作安裝中產(chǎn)生的焊接變形，既降低了制作費(fèi)