真空挤压成型机常用机头的构造及板料折弯式流线形机头的设计制造

    蔡祖光

    摘 要：本文分析了真空挤压成型机常用机头——铸造式机头和板料焊接式机头的构造及弊病，提出了消除此弊病的最有效的途径就是采用板料折弯成型再焊接成流线形机头——板料折弯式流线形机头的设计制造方法。同时，详细地论述了板料折弯式流线形机头的折弯板料展开图的绘制方法、板料折弯成型、焊接加工及其生产应用的优越性等。

    关键词：真空挤压；机头；构造；弊病；生产应用

    （上接2015年11期第35页）

    （2） 展开图的绘制

    任意做一线段AB=a，分别以A点、B点为圆心，以L1为半径画圆弧，两圆弧交于1点，做线段AB垂直平分线1C；再以1点为圆心以S为半径画圆弧，与以A点为圆心以L2为半径画圆弧于2点；再以2点为圆心以S为半径画圆弧，与以A点为圆心以L3为半径画圆弧于3点；再以3点为圆心以S为半径画圆弧，与以A点为圆心以L4为半径画圆弧于4点；再以4点为圆心以S为半径画圆弧，与以A点为圆心以L5为半径画圆弧于5点，再以5点为圆心以T为半径画圆弧，与以A点为圆心以 b/2 为半径画圆弧于E点。

    根据流线形压缩筒的对称性原理，又以1点为圆心以S为半径画圆弧，与以B点为圆心以L2为半径画圆弧于2”点；再以2”点为圆心以S为半径画圆弧，与以B点为圆心以L3为半径画圆弧于3”点；再以3”点为圆心以S为半径画圆弧，与以B点为圆心以L4为半径画圆弧于4”点；再以4”点为圆心以S为半径画圆弧，与以B点为圆心以L5为半径画圆弧于5”点，再以5”点为圆心以T为半径画圆弧，与以B点为圆心以 b/2 为半径画圆弧于E”点。

    最后直线连接5 E、 E A、 B E”、 E” 5”及光滑曲线连接5”、 4”、 3”、 2”、 1、 2、 3 、4及 5各点，它们所围成的图形，即为所求折弯板料的展开图如图7所示，且线段1C=W及∠5 E A=∠5” E” B =900。根据流线形压缩筒的对称性原理可知，流线形压缩筒所需折弯板料的展开图是图7所示图形的两倍。

    值得注意的是折弯板料是以矩形端宽边的对称平面剖分为两片后进行折弯成型的，人们自然会问这是为什么呢？这主要是由板料的折弯成型工艺要求决定的。否则，板料的折弯工艺性差或折弯困难（矩形端宽边尺寸与长边尺寸相差很小时），甚至不能实现折弯成型（矩形端宽边尺寸与长边尺寸相差很大时）。

    3.2.2板料的下料及折弯成型

    结合板料折弯成型为一端为180°圆弧，另一端为二分之一矩形的特点可知，直线5 A至直线1 A之间及直线1 B至直线5” B 之间为板料的折弯区域（如图7所示）。那么，我们可通过A在直线5 A至直线1 A之间及通过B在直线1 B至直线5” B之间做许多射线；这些射线就是板料的折弯线。然后再根据折弯板料的塑性、板厚尺寸及垂直折弯方向的尺寸大小等选用适宜公称压力的液压折弯机，无需胎模具便可沿这些射线在常用液压折弯机上折弯成型。由于这些射线就是板料折弯成型的折弯线，显然射线数目越多，板料的折弯次数就越多，工件折弯成型后的形状位置精度就越高，所得流线形压缩筒的形状尺寸就越精确。

    板料折弯成型经整形后达到规定的尺寸要求后，再制作板料对焊用坡口，然后将整形后的两片剖分的流线形压缩筒的圆形端置于焊接平板上，通过角尺及钢片尺等检查其矩形端与圆形端之间的平行度，通过多次调整校正后可使其平行度符合要求（通常小于1.5 mm即可），最后将两件对焊成一整体，即得渐变式光滑过渡流线形压缩筒（如图5所示）。

    3.3 拼焊及精加工

    首先，将圆法兰置于焊接平板上，将流线形压缩筒圆形端紧贴圆法兰上端面，确保流线形压缩筒的内腔型面与圆法兰内孔圆柱面光滑连接，通过角尺及钢片尺等检查压缩筒矩形端与圆法兰底面之间的平行度，若两平面的平行度太差（如大于2 mm），可通过校平校正圆法兰（流线形压缩筒已校平校正，符合要求），使其平行度符合要求（小于2 mm），此时可将圆法兰与流线形压缩筒点焊定位（多处）。再将方法兰置于流线形压缩筒的上端（矩形端），同样通过角尺及钢片尺等检查方法兰的顶面与圆法兰底面之间的平行度，若两平面的平行度太差（如大于2.5 mm），可通过校平校正方法兰（流线形压缩筒、圆法兰已校平校正，符合要求），使其平行度符合要求（小于2.5 mm），此时可将方法兰与流线形压缩筒点焊定位（多处）。

    然后将工件搬离焊接平板，采用二氧化碳气体保护焊及对称施焊等防止焊接变形的方法，将圆法兰、流线形压缩筒和方法兰牢固可靠地焊接成一整体。经去除焊接应力退火处理后，再经车削加工圆法兰定位外圆柱面、密封沟槽面、外端面及方法兰外端面（应确保机头两外端面的平行度小于0.3 mm）。最后经钻削加工两端面的螺栓连接孔（确保机头两端面螺栓连接孔之间的对应位置关系，不得有误）及打磨抛光内腔工作表面之焊缝表面，即可获得板料折弯型流线形机头（如图4所示）。

    4 生产应用

    本文采用机头的设计制造新方法——板料折弯式流线形机头，即利用塑性板料折弯成渐变式光滑过渡流线形压缩筒，再与圆法兰、方法兰焊接成机头毛坯，最后经金属切削加工及打磨抛光内腔工作表面之焊缝表面即可获得板料折弯式流线形机头。板料折弯式流线形机头与常用机头的构造方式——铸造式机头及板料焊接式机头相比具有无可比拟的优越性，具体表现在以下几方面：

    4.1 板料折弯式流线形机头加工制造方便

    4.1.1生产工艺简单，无需胎模具，生产成本低廉

    在制作板料折弯型流线形机头的生产过程中，无需胎模具。常用6～8 mm厚的塑性良好的Q235-A等普通碳素结构钢板制作型腔截面渐变式光滑过渡流线形压缩筒，折弯板料下料后便可直接在公称压力为1000 kN（即100 t）的常用液压折弯机上折弯成型，然后再焊接成流线形压缩筒。最后流线形压缩筒与圆法兰和方法兰牢固可靠地焊接成一体，经去除焊接应力退火处理后，再经金属切削加工（精加工）及打磨抛光内腔工作表面之焊缝表面即可。显然其生产工艺简单、生产成本低廉，适宜于单件小批量生产，特别实用于真空挤压成型机新产品的试制及真空挤压成型机传统产品的技术改造等。