一种长圆形状的油箱箱体成形方法的实践

2021-11-04高健春小松雄连机械制造有限公司

钣金与制作 2021年10期

文／高健春·小松雄连机械制造有限公司

导语

文章介绍了一种长圆形状的油箱箱体的成形方法，在实践过程中经历了改进设计产出样机、小批量生产时遇到的新问题、形成应对批量生产的最终解决方案等几个阶段，针对不同的板料运用不同的生产工艺，最终圆满完成了这个项目。

近期我公司承接了一项用在风力发电装置上的液压油箱的订单项目，该油箱呈长圆形状，围板长轴方向长度为2392mm，高度927mm，板厚16mm，油箱总重量2.3吨，外形如图1所示。以往做过的油箱都是方形的，用传统的下料、折弯等常规工艺即可完工，但这次的制造难点在围板的成形，不仅形状特殊，而且板厚较厚，传统的工艺已不再适用，需要一些特殊的方法来实现。

图1 油箱外形

图2是该油箱围板的外形图，图3是围板的俯视图。原设计是由A、B、C、D四块钢板拼焊而成的，A板与C板对称，均由一段直线和一段R430圆弧构成；B板由一段R1180和两段R430的圆弧组成，D板为单独一段R1180圆弧。一般来讲中厚板成形有折弯机折弯成形、卷板机卷曲成形或压力机模具成形这三种成形手段，我们公司没有大吨位的折弯机，所以只能考虑卷板或模具成形。在工艺设计阶段我们分析了一下这些板料，其中A、C、D这三块板的圆弧段都可以用卷板机成形，但B板成形有些难度，因为它是由三段圆弧构成的，用普通的卷板机成形难以满足要求。用模具成形是一种可选择的方案，然而由于板料是高张力钢板，回弹严重且不易控制，三段圆弧加在一起就更难了，这条路也走不通。为了解决问题，我们想到了不拘泥于客户的原设计，改变围板的对接方式，把B板两端的R430圆弧分别移到A板和C板上，这样A板、C板的两端都有了相同的R430圆弧，即两段圆弧加一条直线，成形比三段圆弧容易，可以卷板成形，D板保持不变，而B板就只剩下一段圆弧了，成形就容易多了。确认该方案可行后我们向甲方提出了这个方案，并得到了甲方的批准。变更后，卷板成形满足了生产需要，且无需增加设备费用投入，我们就这样生产出了样机。

图2 围板外形

图3 围板原设计

图4 围板变更设计

然而经一段时间的批量生产后，我们发现B板和D板重量相对较轻，又都是单一圆弧，卷板成形相对容易；但A板、C板都只卷一小段的圆弧，位置不容易控制，而且板料较重，卷板作业费力耗时，效率低下，所以我们又开始研讨用压力机模具成形的可行性。

其实，在最初我们也曾想到过采取R430用模具成形的方式，但这样就会出现几个不太好解决的问题。首先是板料过长，一般对于两端都有圆弧的制件，最好是用大型模具一次成形。但这次的板料过长，如果想让两端的圆弧同时成形，我们现有油压机的台面宽度不够，所以只能单端成形。若选择单端成形，因板料较重，选择单端成形需将板料平放，但这又会产生如图5所示那样的侧向力，对油压机不利，也不可取。所以只能采用类似弯板机那样的模具方案，具体见图6。但还是有几个难点，主要原因就是板料太重，单片重量达223kg，板料的搬入、托举、放下以及搬出等这些环节都需要辅助设备，而制作这些辅助设备比制作模具的难度还大，这个方法还是不可行。再有一点是，油压机上滑块要比弯板机厚得多，成形时板料容易与上滑块造成干涉。考虑到几个方面的因素后，我们决定采用两套模具同时成形的方案，并辅以天车以实现板料的搬运与托举，具体成形方案见图7。

图5 单端成形平放会产生侧向力

图6 单模具成形容易与上滑块干涉

图7 双模具成形方案

我们用两个专用吊具夹在板料中线的两端，使板料的重心基本落在这条中线上，这样便可以借助天车实现板料的平移，并完成板料的搬入、托举、放下和搬出等全过程。吊具结构见图8，卡扣卡住板边后拧紧吊环螺栓就可以夹住板料。作业时两组人员在油压机的前面和后面同时操作，每个人分别控制一台天车，先提升板料至与模具下模平齐位置，再移入板料，准确定位后开始加压，在板料后部开始上翘时操作天车配合提升，当油压机上滑块到达下死点完成成形后，缓慢提升滑块，并同时降下板料，待板料放平后再将板料移出模具。板料移出后水平旋转180度，不需要重新装卡，继续重复上述操作，折弯另一端。整个过程中板料的重量均由天车承载，操作者只需要推板定位并配合油压机控制天车做推举、放下的动作即可，无需过多的体力消耗，实现了省力化操作，加之是双模具同时工作，效率较高。实际生产时的场景如图9所示。