中厚板螺旋面的變通加工方法

中厚板螺旋面的變通加工方法鄭州紡織機械股份有限公司劉洪杰摘要：對于中厚板且零件較大的螺旋面，在無法實現(xiàn)整體模具壓制成型的情況下，可利用多平面過渡成形，間接實現(xiàn)螺旋面的加工成型。關鍵詞：螺旋面加工方法1：前言薄板管道類零件的應用相當普遍，其加工制造方法和相應的展開計算也已相當成熟，尤其是展開計算方面，計算機自動展開軟件的應用使得原先管道加工中的難點-零件展開計算變得輕松而高效。但是，管道類零件的加工制造過程中也存在一定的難點，尤其是在中厚板零件的加工中。對于非可展曲面，由于受設備、模具等方面的影響，一直無法進行精確的計算與加工，以至于需要反復修改驗證，才能獲得較好的效果。2：加工實例2.1：零件分析06年9月，我公司承接某加工制造任務，其中直角方口變徑管道共出現(xiàn)了4種，典型的零件如下圖所示。（圖1：92度方口變徑管道三視圖）分析：該零件上口為1300mmX1300mm方口，前方為2310mmX990mm長方口，內側片彎曲半徑150mm，外側片彎曲半徑1300mm。單側螺旋上升505mm，1/4螺旋上升與內側半徑比值為3.37，材料3mm冷軋不銹鋼板。該零件的第一個難點在于側片的展開計算與加工，理想狀態(tài)下側片的形式應該為螺旋形式。由于螺旋面為非可展開曲面，任何的展開計算方法都為近似值，因此造成零件成型后與實際尺寸都有一定的差別。另一個難點在于側片的成型，由于螺旋面的變形來自于材料自身，只能采取模具壓制才能得到理想的形狀，當零件較大，模具不能實現(xiàn)的情況下一般采取類似圓錐的加工，這只能使材料本身發(fā)生向固定方向一側的彎曲，而不能得到真正意義上的螺旋

形式。如果板材是小于1mm的普通板材，靠人為的修正還能使其進行組合。但該零件為3mm冷軋不銹鋼板，靠手工根本無法成型。2.2:傳統(tǒng)的展開計算及加工方法存在的問題方口曲3宙踽件展開法圖4側板展開圖左壩圖組合后，背板仍有近500毫米組焊不到一起。左圖是該類零件的傳統(tǒng)展開計算方法，首先，它是按照求實際長度的辦法來獲得零件的展開形狀，但是這種計算方法存在一個問題。其側片是靠求出等分點之間的實長，組成首尾相連的幾個三角形對接的方法獲得，而在實際加工中，由于側片發(fā)生的變形不固定，這些在圖紙上存在的實長線在實際零件中不可能正好存在，造成誤差，影響加工精度。其次這種展開方法只是用于標準的90度變徑方口且內圓弧相對較大的零件。我們分析圖紙可以看出，該零件主視圖內側板R150圓弧上端長度256mm2.2:傳統(tǒng)的展開計算及加工方法存在的問題方口曲3宙踽件展開法圖4側板展開圖左壩圖組合后，背板仍有近500毫米組焊不到一起。且實測后方口高度高了110mm，前后距離短我們按照該方法展開后，進行了首件試制。試制結果證實了我們的推斷。兩側面螺旋面無法折彎成型；整個結構根本無法自然的組合在一起；強制進行了且實測后方口高度高了110mm，前后距離短2.3分析改進首先我們在CAD中作出了該一小段螺旋面的三維模型（圖3），分別由四個邊A、B、A’、B’構成，從圖中可以看出螺旋面的變化趨勢。如果我們用虛線段C將該螺旋面的兩個相對的頂點相連，這樣就形成空間兩個共邊但不共面的三角形ABC和A’B’C，通過這兩個三角形的過渡從而實現(xiàn)了螺旋面的扭曲。我們可以通過測量兩個三角形的尺寸可以做出展開圖，然后沿對角兩個定點進行折彎，則可以完成螺旋面的過渡。雖然其表面不是螺旋面，但是他四條邊完全在螺旋面的對應位置。然后我們通過多個小的螺旋片的對接，以一個近似于旋轉樓梯的形式從而實現(xiàn)了一個完整的螺旋曲面過渡形式。圖4是按照這種思路在電腦上合成的整個螺旋面的效果圖，圖5是實際加工的零件照片。圖3圖43：基本加工方法圖53.1展開計算我們使用圖3圖43：基本加工方法圖53.1展開計算我們使用AUTOCAD軟件，首先在計算機中做出零件的三維實體（如圖4），然后通過炸開命令，使其分解成基本單元。對于平面類的形狀，我們可以直接復制使用；對于圓弧面的形狀，我們可以直接測量其空間尺寸，然后在平面坐標系中二次繪制，從而得到管道各個面的展開圖，并將展開圖以dxf文件格式導入激光切割機的編程軟件。側片的展開圖中一定要按照三維模型中螺旋面各過渡三角形的尺寸進行拼接，并測量各過渡面的角度和方向。展開圖中標記好各輔助線的位置，便于我們后續(xù)加工折彎成型。（見圖6）3.2零件的加工對于圖4中的前后兩片的加工，我們采取激光切割下料一四輥卷曲圓弧一冷作修整的工藝方法。對于兩側的螺旋面零件的加工，我們采用激光切割下料并刻蝕出各過渡三角形交接處的輔助線一折彎機以輔助線為折彎的基準線，按照CAD中測量出的各平面之間的夾角折彎成形一冷作修整成形的工藝方法。組焊時我們沒有采用專門的擺焊工裝進行零件的拼合，而是采取零件以成形邊為基準直接對接組焊的方法，由于單個零件的尺寸精度較高，組焊后整個零件的方口高度尺寸901和910控制圖6在5mm以內，達到了預期的效果。4：結束語雖然現(xiàn)在出現(xiàn)了很多模塊化的展開軟件，只需要輸入簡單的數(shù)值便可實現(xiàn)精確的展開，但是其購買使用費用卻相當可觀，而且管道類零件千變