弯板类零件结构设计与工艺性探索

剡明

摘要：研究、制定控制弯板变形的方法和措施，解决弯板气割变形以及上、下护罩组装、点对时对接处间隙大的问题，提高产品外观质量。通过修改护罩类零部件中的弯板、立板图纸和工艺，将弯板和立板的全部圆弧改为两端50mm直段，中部圆弧形状;修改立板的尺寸公差，圆弧半径公差按负差-3mm设计，取消划线、气割、找正三道工序，不用气割预留直边，避免气割过程中产生的弯曲变形和气割面垂直度误差，节约生产成本，满足外观质量要求。

Abstract： This paper is to study and formulate methods and measures to control the deformation of curved plates， solve the problem of curved gas deformation， the assembly of upper and lower shields， and the large gap between the butt joints at the point-to-point， and improve the appearance quality of the products. By modifying the curved plate， vertical plate drawing and process in the shroud parts， the whole arc of the curved plate and the vertical plate are changed to 50mm straight segments at both ends and the central arc shape; the dimensional tolerance of the vertical plate is modified， and the arc radius tolerance is designed according to the negative difference -3mm， the three steps of scribing， gas cutting and straightening are eliminated， and the straight edge is reserved without gas cutting， avoiding the bending deformation and the vertical error of the gas cutting surface during the gas cutting process， saving production cost and meeting the appearance quality requirements.

关键词：气割变形;压弯;预留直边

Key words： gas cutting deformation;bending;reserved straight edge

中图分类号：TG481+.2                                  文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）20-0160-03

0  引言

我公司產品皮带机自移系统护罩（见图1）上的零件弯板，板厚16mm，长度1410～1610mm，整个端面形状为R405mm圆弧，在30mm卷板机上滚弯时板料的进入端和出口端由于变形不足而在零件两端残留直段部分，所以工艺预留100mm直边（见图2），滚成R405圆弧后再将预留直边割去。上、下护罩在组装、点对过程中时常会出现中部结合面间隙大的问题，最大间距10mm左右（见图3），为此检验计量部出不合格品票;同时由于立板圆弧半径和弯板圆弧半径相同，各种累积误差导致两侧连接板平面突出弯板端面，出现错台现象，实际生产中出现问题后的处理办法是堆焊弯板配合面，修磨后减小间隙至2mm以内，或者气割立板直边保证上下弯板组装间隙2mm以内，此类零件很少有不返修就能满足组装、点对要求的。

1  问题原因分析

1.1 弯板半径与立板半径尺寸相同，设计图纸未标注尺寸公差，零件在气割或压弧过程中产生的尺寸偏差及累计导致两侧连接板表面有时会突出弯板端面，出现错台现象（见图4）。解决办法是将立板直边气割掉3～5mm，满足组装、点对要求。

1.2 由于工艺有预留直边且直边较长，弯板在气割预留直边时受气割热应力影响导致零件产生弯曲变形，出现对接间隙大的现象。（见图5、图6）

1.3 在圆弧面上气割预留直边时受零件的圆度误差、气割面的垂直度误差影响，导致两对接表面出现喇叭口、对接间隙大小不一。

为了提高产品的质量，避免零件由于不合格而增加的转运、补焊、气割、修磨成本，积极响应公司提倡的节能降耗、降本增效号召，通过申请立项，不断地进行试验、探索、研究，制定出解决问题的措施、方法，满足结构件分厂组装、点对要求，制作成本低，效果佳。

2  零件结构与工艺性改进方案设计

通过研究制定控制弯板变形方法和措施，解决弯板气割变形以及对接处间隙大的问题，护罩的所有零件在结构件分厂一次组装、点对合格率>95%，提高弯板外观质量，装配质量得到保证。零件的工艺性和结构性方案改进如下：

2.1 工件在火焰切割过程中余料的重量以及工人操作技巧、切割的方法、顺序对零件的变形程度有重大影响。气割零件预留直边时先在零件两端划出100mm尺寸气割直线，然后用半自动气割小车按线割成，由于存在划线误差，气割后弯板两端尺寸不一致，需补焊割亏处，整体修磨达到尺寸一致性，满足点对要求。为了消除划线误差带来的不利因素，在弯板两端直接编程割出宽度15mm，长100mm的缺口（见图2），不用划气割线，直接按两端缺口找正，气割100mm预留直边。采用合理的切割方法和技巧，可以控制零件的切割热变形，保证产品质量，通过减小预留直边的宽度使废料重量减少，气割过程中废料向两旁移动，从而限制工件由于受到气割热应力释放的影响而产生的移动现象，从而保证切割件尺寸符合要求，不会产生变形现象;从中部向两端气割，使气割热输入沿气割通长方向均匀分布，以达到控制气割变形的目的。

2.2 取消预留直边。由于图纸设计要求弯板类零件整个端面为R259mm～R405mm不同规格的圆弧面，零件在四辊卷板机上将平板料弯成圆弧形时，板料的进入端和出口端由于变形不足而残留下平直部分且无法消除。故工艺在零件的展开长的基础上在板料两端各增加100mm的预留直边，圆弧滚弯后再将两处预留直边割掉。由于气割过程中会产生变形，即增加200mm宽度的废料，也增加了铲车由滚弯工位到气割工位转运费用;操作工划线、气割、修磨切割面工时费用。为消除以上不利因素，采用预弯模板对弯板两端头提前进行预弯处理，消除直边，然后在三辊卷板机上弯曲成型，避免气割预留直边时零件产生的弯曲变形和制作成本增加的问题。

2.3 修改护罩零件的弯板、立板图纸，将弯板、立板的整个圆弧改为两端50mm直段和中部圆弧，立板半径尺寸按负差设计，消除结构件分厂组装、点对上、下护罩时产生的错台、间隙大现象。弯板类零件先在在四辊卷板机上将平板料弯成圆弧形，然后在500吨四柱油压机的上刀片和下钢槽弯曲通用工装上通过样板矫正50mm直段和圆弧过渡处尺寸位置，保证零件符合图纸要求，消除由于气割直边产生的不利因素。

3  方案优化与实施

①将零件的预留直边的宽度从100mm减小的50mm，减小废料对变形的影响;从中部向两端气割，控制气割温度对变形的影响，由于直边长度1410～1610mm，零件气割面的直线度不易保证，不能满足使用要求。

②板料在卷板机上弯曲成圆弧时由于进入端和出口端有残留的直边，为了消除直边应先对板料两端头进行预弯。使用预弯模弯曲时，先将零件两端直边弯曲到所需曲率半径后在三辊卷板机上将两端预弯后的零件整个弯成曲率相同的圆弧形零件，满足图纸要求。预弯的方法有两种：一种方法是在三辊卷板机上预弯（见图7），预弯时先把预弯模板放入卷板机，再进板料置于预弯模上，压下上辊并使预弯模来回滚动，使板料边缘达到所需的弯曲半径。另一种方法是在1600吨油压机上使用专用模具预弯（见图8）。由于弯板种类多，圆弧半径各不相同，不是批量件，几乎全是单件生产，并且严格按生产计划投料，采用预弯模板四辊卷板机上对弯板边缘提前进行预弯，需要设计、制作的预弯模板种类多;在1600吨压力机上预弯需要设计、生产大型弯曲模具，生产成本太高，不宜采用。

③通过修改弯板、立板图纸和工艺，将弯板和立板的全部圆弧改为两端50mm直段，中部圆弧形状;修改立板的尺寸公差，圆弧半径公差按负差-3mm设计，取消划线、气割、找正三道工序，不用气割预留直边，避免气割过程中产生的弯曲变形和垂直度误差，完全满足使用要求和外观质量要求，制作成本低，效果佳。（见图9、图10）

④弯板和立板修改前与修改后的图纸如图11、图12。

⑤弯板修改前与修改后的工艺如下：

原工艺：1、编程气割（留100mm预留直边）;2、调平;3、压弧;4、找正;5、划线;6、气割（割除预留直边）;7、找正。

更改后的工艺：1、编程气割;2、调平;3、压弧;4、找正。

4  结论

通过修改弯板、立板圖纸和工艺，保证上、下护罩组装、点对时对接处间隙小于2mm，装配质量得到保证，一次组装、点对合格率由原来的20%提高到>98%。由于去掉气割预留直边工序，节约划线、气割、找正三道工序工时费用，取消预留直边节约钢材费用，避免了由于配装、点对时间隙大而发生的补焊、修磨工作，节约了铲车转运成本，避免零件由于不合格而增加的转运、补焊、气割、修磨成本。在项目实施的近一年中，更改图纸25张，总共有107件12种弯板类零件按修改后的图纸和工艺干成，节约划线、气割、找正工时费用10650元。由于取消预留直边，节约钢材2636kg，达到公司倡导的节能降耗、降本增效的目的。

参考文献：

[1]锻压手册[M].机械工业出版社，2002（02）.

[2]陈炎嗣，郭景仪.冲压模具设计与制造技术[M].北京出版社，1991（1）.

[3]李硕本.冲压工艺理论与新技术[M].机械工业出版社，2004（1）.