中厚板螺旋面的变通加工方法

中厚板螺旋面的变通加工方法郑州纺织机械股份有限公司刘洪杰摘要：对于中厚板且零件较大的螺旋面，在无法实现整体模具压制成型的情况下，可利用多平面过渡成形，间接实现螺旋面的加工成型。关键词：螺旋面加工方法1：前言薄板管道类零件的应用相当普遍，其加工制造方法和相应的展开计算也已相当成熟，尤其是展开计算方面，计算机自动展开软件的应用使得原先管道加工中的难点-零件展开计算变得轻松而高效。但是，管道类零件的加工制造过程中也存在一定的难点，尤其是在中厚板零件的加工中。对于非可展曲面，由于受设备、模具等方面的影响，一直无法进行精确的计算与加工，以至于需要反复修改验证，才能获得较好的效果。2：加工实例2.1：零件分析06年9月，我公司承接某加工制造任务，其中直角方口变径管道共出现了4种，典型的零件如下图所示。（图1：92度方口变径管道三视图）分析：该零件上口为1300mmX1300mm方口，前方为2310mmX990mm长方口，内侧片弯曲半径150mm，外侧片弯曲半径1300mm。单侧螺旋上升505mm，1/4螺旋上升与内侧半径比值为3.37，材料3mm冷轧不锈钢板。该零件的第一个难点在于侧片的展开计算与加工，理想状态下侧片的形式应该为螺旋形式。由于螺旋面为非可展开曲面，任何的展开计算方法都为近似值，因此造成零件成型后与实际尺寸都有一定的差别。另一个难点在于侧片的成型，由于螺旋面的变形来自于材料自身，只能采取模具压制才能得到理想的形状，当零件较大，模具不能实现的情况下一般采取类似圆锥的加工，这只能使材料本身发生向固定方向一侧的弯曲，而不能得到真正意义上的螺旋

形式。如果板材是小于1mm的普通板材，靠人为的修正还能使其进行组合。但该零件为3mm冷轧不锈钢板，靠手工根本无法成型。2.2:传统的展开计算及加工方法存在的问题方口曲3宙踽件展开法图4侧板展开图左坝图组合后，背板仍有近500毫米组焊不到一起。左图是该类零件的传统展开计算方法，首先，它是按照求实际长度的办法来获得零件的展开形状，但是这种计算方法存在一个问题。其侧片是靠求出等分点之间的实长，组成首尾相连的几个三角形对接的方法获得，而在实际加工中，由于侧片发生的变形不固定，这些在图纸上存在的实长线在实际零件中不可能正好存在，造成误差，影响加工精度。其次这种展开方法只是用于标准的90度变径方口且内圆弧相对较大的零件。我们分析图纸可以看出，该零件主视图内侧板R150圆弧上端长度256mm2.2:传统的展开计算及加工方法存在的问题方口曲3宙踽件展开法图4侧板展开图左坝图组合后，背板仍有近500毫米组焊不到一起。且实测后方口高度高了110mm，前后距离短我们按照该方法展开后，进行了首件试制。试制结果证实了我们的推断。两侧面螺旋面无法折弯成型；整个结构根本无法自然的组合在一起；强制进行了且实测后方口高度高了110mm，前后距离短2.3分析改进首先我们在CAD中作出了该一小段螺旋面的三维模型（图3），分别由四个边A、B、A’、B’构成，从图中可以看出螺旋面的变化趋势。如果我们用虚线段C将该螺旋面的两个相对的顶点相连，这样就形成空间两个共边但不共面的三角形ABC和A’B’C，通过这两个三角形的过渡从而实现了螺旋面的扭曲。我们可以通过测量两个三角形的尺寸可以做出展开图，然后沿对角两个定点进行折弯，则可以完成螺旋面的过渡。虽然其表面不是螺旋面，但是他四条边完全在螺旋面的对应位置。然后我们通过多个小的螺旋片的对接，以一个近似于旋转楼梯的形式从而实现了一个完整的螺旋曲面过渡形式。图4是按照这种思路在电脑上合成的整个螺旋面的效果图，图5是实际加工的零件照片。图3图43：基本加工方法图53.1展开计算我们使用图3图43：基本加工方法图53.1展开计算我们使用AUTOCAD软件，首先在计算机中做出零件的三维实体（如图4），然后通过炸开命令，使其分解成基本单元。对于平面类的形状，我们可以直接复制使用；对于圆弧面的形状，我们可以直接测量其空间尺寸，然后在平面坐标系中二次绘制，从而得到管道各个面的展开图，并将展开图以dxf文件格式导入激光切割机的编程软件。侧片的展开图中一定要按照三维模型中螺旋面各过渡三角形的尺寸进行拼接，并测量各过渡面的角度和方向。展开图中标记好各辅助线的位置，便于我们后续加工折弯成型。（见图6）3.2零件的加工对于图4中的前后两片的加工，我们采取激光切割下料一四辊卷曲圆弧一冷作修整的工艺方法。对于两侧的螺旋面零件的加工，我们采用激光切割下料并刻蚀出各过渡三角形交接处的辅助线一折弯机以辅助线为折弯的基准线，按照CAD中测量出的各平面之间的夹角折弯成形一冷作修整成形的工艺方法。组焊时我们没有采用专门的摆焊工装进行零件的拼合，而是采取零件以成形边为基准直接对接组焊的方法，由于单个零件的尺寸精度较高，组焊后整个零件的方口高度尺寸901和910控制图6在5mm以内，达到了预期的效果。4：结束语虽然现在出现了很多模块化的展开软件，只需要输入简单的数值便可实现精确的展开，但是其购买使用费用却相当可观，而且管道类零件千变