《压冲高压开关站壳体的筒体斜拔口新式模具的设计制造与应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压冲高压开关站壳体的筒体斜拔口新式模具的设计制造与应用（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、压冲高压开关站壳体的筒体斜拔口新式模具的设计制造与应用 赵忠刚 吕珂 赵乐乐 泰安聚力铝业工贸有限公司技术质检部 山东泰邦生物制品有限公司 山东能源重型装备制造集团新汶分公司 摘 要： 重点说明了高压开关站壳体的筒体斜拔口压冲模具的设计分析和制作简述, 简要阐述了该模具的应用技巧和相关注意事项。该模具的发明应用开辟了筒体斜拔口的新领域, 克服了以往业内对筒体斜拔口的不良加工方式所造成的各种缺陷, 具有挤压锁紧和自动定位的功效, 大幅提高了筒体斜拔口的压冲效率, 合格率达到了 100%。关键词： 筒体斜拔口; 冲头; 压冲; 斜交对接接管; 卧槽; 作者简介：赵忠刚, 毕业于山东科技大学, 在省
2、级和国家级刊物发表科技论文70 余篇, 国家镗工技师, 技术员, 泰安聚力铝业工贸有限公司技术质检部经理, 主要从事公司技术质检管理及工艺装备开发和生产指导。作者简介：吕珂, 山东泰邦生物制品有限公司。作者简介：赵乐乐, 山东能源重型装备制造集团新汶分公司。在制造高压变电站的配套件壳体的过程中, 有时会遇到侧法兰及接管与主筒体倾斜的情形, 即接管的轴心线与筒体的轴心线夹角不是 90, 即拔口轴心线与筒体轴心线相倾斜, 如图 1 所示。在这种拔口方式下对接接管就是通常所说的斜交对接接管的情形。如果改为接管插入筒体焊接的方式, 会造成接管与筒体的相贯部位失去了原设计的圆弧结构, 容易造成应力集中的
3、缺陷。国内以往制作该类壳体是按照制作直交对接接管的方式对该壳体筒体先进行拔口, 然后将拔口部位进行加热矫形, 使其变为斜交对接接管的拔口状态, 这既花费矫形时间, 还容易使拔口处刮伤, 且拔口被矫形后呈椭圆状态, 致使组焊接管过程中直接导致接管与拔口管壁存在对接错位的现象, 不但影响焊缝的外观质量, 而且还容易使焊缝发生咬边、熔合不良及未焊透、偏焊、气孔等缺陷。为此, 本文在认真分析该类筒体斜拔口过程中的各种受力状态和滑移因素后, 设计制造了专用的斜拔口模具, 现以图 1 筒体斜拔口为例将筒体斜拔口压冲模具的设计制造和应用介绍如下。1. 筒体斜拔口压冲模具的设计分析筒体拔口前, 先将拔口处预割
4、一个椭圆孔, 然后用模具对其拔口。图 1 中直拔口属于业内常见情形, 模具设计较简单。这里主要介绍其斜拔口模具的设计思路。上模设计:由于该筒体斜拔口内径为 268-16=252 (mm) , 根据拔口后孔径回缩3m m 的经验, 上模撑口最大部位直径设计为 252+3=255 (mm) ;因拔口轴心线与筒体轴心线夹角为 70, 为使上模在对筒体冲压斜拔口时达到整体同时进入和同时退出状态, 上模必须设计为其圆柱端面与其轴心线成 70夹角, 始入段为斜形的椭圆半球;为不擦伤拔口内面, 上模定形拔口尺寸的圆柱段与近似半球体始入段的交接处必须圆滑过渡, 设计为 R 5m m;其他尺寸根据拔口所用配套辅
5、具而定;为减小拔口过程中模具对拔口内面的摩擦损伤, 其与筒体在拔口过程中接触段的表面粗糙度设计为 Ra6.3m, 其他部位表面粗糙度可设计为 Ra25m, 整体结构技术要求:锐角均修磨圆滑为 R1.5mm, 如图 2 所示。图 1 筒体 下载原图下模设计:要想使筒体斜拔口轴心线与筒体轴心线成夹角 7 0, 下模安装筒体的圆弧槽轴心线必须与其控制上模滑行的导向孔轴心线成 70夹角;因筒体外圆半径为 3902=195 (mm) , 因筒体在拔口过程中由于受到上模的压力和撑力必然在水平方向发生扩张, 其拔口部位会发生滑移, 为使筒体外壁在拔口过程中不与下模内圆弧槽面发生强力摩擦刮伤和其椭圆度超出规定
6、, 下模圆弧槽的圆弧半径设计为 R196mm;下模导向孔直径等于上模最大外圆和拔口壁厚加间隙2m m, 这里为 255+8+8+2=273 (mm) ;由图 1 知筒体外圆与斜拔口外圆交接处的过渡圆弧为 R 15mm 和 R 2 3 m m, 根据经验, 拔口后该圆弧反弹为 35m m, 通常先取 3 m m, 将下模导向孔 2 7 3 m m 与其圆弧槽面 R 196m m 交接处的过渡圆弧分别结合筒体拔口处的圆弧尺寸设计为 R 10mm 和 R 18mm, 该圆弧可在首件筒体拔口后根据实测情况做适当修磨;下模底盘直径根据拔口机架的定位板的定位止口尺寸设计;由于拔口过程中筒体外壁与下模的圆弧
7、槽和导向孔接触, 其表面粗糙度设计为 Ra6.3m, 摩擦最严重的部位当属导向孔与圆弧槽的交接过渡弧面, 此处表面粗糙度设计为 Ra3.2m;由于筒体在进行斜拔口过程中有可能发生轴向下滑偏移的现象, 因此, 在其下端设计了定位挡板。整体结构技术要求:不得有气孔、夹杂、裂纹等铸造缺陷;锐角均修磨圆滑为 R 2mm, 如图 3所示。由于筒体的材质为常见的 5052、5A02 或 6063 等铝合金材质, 硬度都在 100HBW以下, 拔口的上模和下模均可用普通钢材组焊或铸造。如果筒体的批量较大时, 为延长拔口模具的使用寿命, 可将其承受摩擦严重的部分用锻制 45 钢加工、组焊, 并将摩擦面作淬火处
8、理。2. 筒体斜拔口压冲模具的制作其下模可在铸造毛坯或组焊毛坯后划线并镗车、打磨, 组焊上定位挡板即可。但下模制作时, 在毛坯到位后, 先铣削其端面、车削其圆柱段外圆和内孔;然后在立式加工中心上铣削其椭圆形的半球体, 最后修磨好其圆弧 R5mm 处即可。但在立式加工中心上铣削其椭圆形的半球体时, 球头铣刀在运行圆弧插补程序时, 还存在着轴向移动。由图 2 可知其椭圆形的半球体的两侧高度分别为217mm 和 124.2mm, 即铣刀在铣削该椭圆形的半球体时两端的轴向移动距离比为217/124.2=1.747。由于在铣削过程中刀具在 Z 轴方向上处于进退交替的状态, 采取整圆编程铣削的方式无法实现
9、这种加工形状, 可采用铣削左半圆和右半圆交替运行的编程方式。图 2 下载原图图 3 下模 下载原图注意球头铣刀的大径必须大于刀柄的外圆直径, 以防止在铣削过程中发生刀柄与工件的干涉。为防止在冲压拔口的过程中导致筒壁被划伤和筒体受到大的摩擦力诱发筒体的开裂和变形, 冲头与筒体内壁和下模与筒体外壁接触的表面必须打磨光滑, 可以说越光滑越好。3. 筒体斜拔口压冲模具的应用该模具应用方法和平常拔口模具一样, 将上模安装在通过预割孔插入筒体内的拔口机液压缸的活塞杆上, 用螺母适当紧固、加热至 250300后, 对筒体拔口压冲即可。拔口前, 首先对筒体拔口处进行预割孔。根据拔口预割孔纵向半径公式计算为2R
10、- (R) /2+d/2+T- (T) /4-H (式中各字母如图 4 所示) 。计算拔口处过渡圆弧半径为 23mm 拔口预割孔纵向半径为 112.6m m;拔口处过渡圆弧半径为 15mm 拔口预割孔纵向半径为 109.2m m。为保证拔口过程中上模与预割孔边缘实现上下同时接触和在铣削拔口端面时余量足够, 要选择相对较小的尺寸再加上 5m m 余量 (使预割孔的孔径变小些, 以确保拔口后平拔口端面时期余量充足) 即 109.2-5=104.2 (m m) , 其直径为 104.22=208.4 (mm) 。拔口预割孔横向半径计算公式为 2 (D-T) =6 4.4 m m, 同样使其半径变小
11、5 m m, 即 64.4-5=59.4 (m m) , 其直径为 59.42=118.8 (m m) 。斜拔口预割孔为长径 208.4m m、短径 118.8m m 椭圆孔。由于拔口后其中心距会发生收缩, 根据经验可将图 1 中 943mm 孔心距在划线时调整为 946mm。将筒体拔口处预割孔后, 先打磨干净切割面, 对孔口内侧边缘做适当的倒角修磨和加热, 以防止在拔口过程中孔口边缘发生开裂;然后将筒体安置在下模的圆弧槽中, 使其端面顶在下模的定位挡板上, 将筒体外圆的轴心线和下模圆弧槽端面的轴心线对正, 对筒体斜拔口进行冲压即可, 筒体在冲压过程中会自动靠实定位挡板, 具有被上模锁紧在下模
12、中的作用, 使筒体在拔口冲压过程中保持稳定;在筒体铆焊主法兰后再按照图样尺寸镗平拔口端面。如果筒体拔口的壁厚较薄或拔口的直径较小或拔口的高度较低, 可不用对筒体和模具加热而采用冷冲压的方式。图 4 筒体拔口计算公式中的字符阐释 下载原图4. 结语该拔口冲压模具的设制与应用开辟了高压开关站壳体的筒体斜拔口的新领域, 特别是该模具的上模设计应用, 其思路非常新颖, 完全克服了以往斜拔口过程中所发生的各种问题。该模具具有对拔口筒体挤压锁紧和自动定位的作用, 有很好的推广前景, 值得在业内类似产品制造过程中参考借鉴。参考文献1杨玉英.实用冲压工艺及模具设计手册M.北京:机械工业出版社, 2004. 2郑家贤.冲压模具设计实用手册M.北京:机械工业出版社, 2007.
