杭州小横梁

一种大负角敞口零件成形工艺的研究
本文对一种大负角敞口零件成形工艺进行研究，讨论了拉深成形、管式内高压成形和弯曲胀形三种工艺方法在典型零件上的应用。通过讨论终采用弯曲胀形工艺方法对此典型零件进行CAE分析和零件试制，试制结果满足预定要求。弯曲胀形工艺可作为该典型零件和其他类似零件的成形工艺。
随着板材成形技术的发展，许多特种成形方式已经实现产业化。充液成形就是其中的一个代表工艺。充液成形按照成形方式可分为主动式充液成形（充液胀形）和被动式充液成形（充液拉深）。本文所介绍的零件采用的是弯曲胀形工艺，弯曲胀形工艺是主动式充液成形的一种，对成形深度大、带负角的敞口零件具有*特的优势。下面就分别从零件和材料简介、工艺方法研究、零件试制等方面进行介绍。
零件和材料简介
零件外形如图1所示，零件壁厚1.2mm，外形尺寸约为217mm×208mm×185mm。零件近似为两端没有底的3/5圆筒件，负角约15°。该零件材料为6A02铝合金，6A02是铝镁硅系可热处理强化的铝合金，耐腐蚀性较好，易于点焊及氢原子焊。材料在退火状态下拥有较高的塑性，淬火后拥有中等强度和塑性，但淬火后胀形易产生橘皮。该材料退火状态下力学性能参数详见表1。
工艺方法研究
仔细分析零件的形状特点，根据形状特点来研究采用何种成形工艺。该零件从轴向投影上看存在较大负角，如图2所示，红圈圈出部分即为负角部分，这部分是无法通过拉深成形出来的，且拉深深度很大，零件冲压方向的高度约185mm，再加上补充高度，拉深高度将达到220mm，近似拉深比约为3，拉深时零件会产生破裂。
该零件从周向投影看也存在负角，如图3所示，红圈圈出部分即为负角部分，负角较小，可以采用充液拉深成形出来，但是拉深深度是图2所示冲压方向拉深深度的1.5倍，拉深比达到了4，拉深不到一半就会破裂。
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图1 零件外形
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图2 零件轴向投影视图
通过对图2和图3的分析，可以得出该零件无法通过拉深这种工艺方法成形。
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图3 零件周向投影视图
然后考虑一下管式内高压胀形，相对对拉深成形的判断，此零件能否采用内高压胀形的判断相对困难些。需要将零件补成封闭的管形零件，如图4所示，测量一下零件沿轴向的截面周长，约为687.4mm，小约为552.6mm，膨胀率达到了24.4%，且图4红圈处为局部凸起的小特征，后才能胀形到位，无法从其他地方补料，导致此处因减薄过大而产生橘皮或破裂，所以采用管式内高压胀形也是不可行的。
表1 6A02-退火态材料力学性能
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图4 补充后的管形零件
后考虑采用弯曲胀形工艺。弯曲胀形工艺是主动式充液成形的一种，由弯曲和胀形两个工步组成，两个工步在一套模具中实现。首先对板料进行弯曲，弯曲胀形中的弯曲与传统弯曲工艺有一定的不同，由于胀形工艺的存在，弯曲后的零件产生的轻微褶皱均可以在胀形工步中展开，零件弯曲后的形状较传统弯曲工艺可以更加复杂。弯曲工步完成后，对弯曲后的零件进行充液胀形。由于高压液体充当胀形凸模，充液胀形较传统胀形拥有很多优势，其中的优势就是充液胀形可以胀形出带大负角且拥有较多复杂特征的零件，本文所研究的零件即属于这一类零件，这样的零件采用充液胀形工艺为合适。
图5所示为零件弯曲胀形工艺分析模型。模型由凸模、板料、凹模组成。
工艺动作顺序为：首先凸模下行，将板料弯曲，直至与凹模合死；然后高压液体从凸模打入到零件上表面，在高压液体的作用下零件胀形直至完全与凹模相贴合。
凸模的主要作用是对板料进行弯曲，凸模型面的形状决定了零件压弯后的形状。为了避免压弯后的零件产生破裂和严重的褶皱，要求凸模型面要有较大曲率且曲率变化不要过大。零件的凸模模型如图6所示。
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图5 弯曲胀形工艺分析模型
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图6 弯曲胀形凸模模型
凹模的主要作用是使零件胀形后贴在凹模型面上，从而成形出零件终形状。凹模型面的形状是根据零件终形状进行回弹补偿后的形状。此零件的凹模模型如图7所示。
工艺参数设置为：凸凹模摩擦系数0.125，板料网格1.2mm，凸模压力300t，液室压力10MPa，零件坯料尺寸800mm×500mm×1.2mm，弯曲高度228mm。采用CAE软件DYNAFORM对工艺进行分析，分析结果如图8所示。
从分析结果可以看出零件的减薄为11.2 %。零件材料为6A02-O，根据以往经验材料减薄不**过13%就不会产生橘皮或破裂。零件增厚为4.4%，不会产生褶皱。综上可以得出弯曲胀形工艺可行。
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图7 弯曲胀形凹模模型
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图8 零件减薄云图
零件试制
根据工艺分析结果对零件进行试制。制件过程如下：首先利用剪板机进行下料；打磨料边缘的毛刺；将料与凹模相贴的地方贴上塑料膜，防止零件表面划伤。然后将料对中放在凹模上；凸模下行合模到底后加压至300t；加液压到设定压力10MPa；后卸掉液室压力，卸掉设备合模压力，开模取件，完成制件。
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图9 零件实物
终制造出的零件如图9所示。零件无起皱和破裂，轮廓度0.1mm，减薄约12%，与CAE软件分析结果相近且达到图纸要求。
结论
本文对一种大负角敞口零件的成形工艺进行了研究，讨论了拉深成形、管式内高压成形和弯曲胀形三种工艺方法在此典型零件上的应用。通过讨论终采用弯曲胀形工艺方法对此典型零件进行CAE分析和零件试制，终制造出的零件与CAE软件分析结果相近且达到图纸要求，证明了弯曲胀形工艺的可行性。而对于和本文所述零件相类似，拥有较大负角、零件轴向两端敞口且采用内高压成形胀形量很大的零件，可以采用本文所述弯曲胀形工艺作为零件成形工艺。

皮带机故障及维修方法分析
皮带机跑偏故障分析：引起皮带机跑偏有多种可能性 简单介绍几种：皮带对接安装尺寸精度不高;驱动滚筒或改向滚筒安装偏(但可调整，不会长期跑偏);滚筒与皮带之间有异物卷入;物料不在皮带正中(不经常出现) 跑偏故障多种多样，具体情况具体对待。处理方法：若是安装时皮带对接偏，一般扣连接皮带时皮带端头截斜了会出现钉扣时整个对接就会斜，不严重时用调心托辊，严重时需重新截端头重新钉扣。滚筒安装偏一般只是在刚安装时会出现，这种在平时不大出现，除了在张紧皮带时需重新调整。滚筒都有调整装置或是张紧装置，都可以调整跑偏皮带。按照相应装置具体调整。由于工作条件可能不好，例如矿井皮带机就会有煤渣或粉尘卷到皮带与滚筒之间，使得皮带在同一截面受力不均导致跑偏。定时清理皮带周围杂物和煤渣。
皮带机皮带断带或局部撕裂故障分析：**载运行或启动时局部物料压住;皮带老化严重;张紧力过大;跑偏导致皮带被卡住;物料的冲砸导致;处理方法：控制运输量或清理物料。皮带老化一般会表现出皮带不如以前硬(新皮带还是有点硬的)，太软，表面磨损光滑(新皮带表面是不光滑的)，皮带边磨损都是毛边。这是钉扣处容易撕裂。即使重新钉扣也会很快再次撕裂或断带。这时只有更换皮带。适当调整张紧力。勤观察皮带是否跑偏，若是，即使处理，否则严重时皮带会卷到滚筒与机架的缝隙中对皮带造成严重损坏。观察皮带上方是不是有其他横梁之类的东西和皮带距离很近，因为有时大物料很有可能就卡在皮带与上方横梁之间，有可能就导致皮带转不动。终导致打滑或皮带断裂，烧坏电子滚筒或电机。

采煤机配件下放由运输队负责，并责成专人放置阻车器。装料前装料工应检查平板车各部件是否合格，不合格的车辆不得使用。装料时必须在平车前后各放一个阻车器，并掌握材料车的重心，严禁**宽**高。下放采煤机顺序为机身→左摇臂→右摇臂→左滚筒→右滚筒。
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采煤机配件装车后必须用导链或紧线机把设备牢固，并标明人员姓名、物料名称等做以记录。在运送材料过程中要严格执行“行车不行人，行人不行车”制度。绞车司机在开车前，首先检查绞车各部件是否齐全、牢固完好，地锚和压柱是否牢固，通讯信号是否灵敏可靠，严格执行“一停、二开、三倒车”的信号制度，确认无误后，再发出信号，听到信号并打回铃，再次听到信号后方准开车，绞车司机必须持证上岗，严禁**拉**挂。

采煤机配件厂家在使用滚筒式采煤机采煤时，应遵守下列规定：采煤机上必须装有能停止工作面刮板输送机运行的闭锁装置。采煤机因故暂停时，必须打开隔离开关和离合器。采煤机停止工作或检修时，必须切断电源，并打开其磁力起动器的隔离开关。启动采煤机前，必须先巡视采煤机四周，确认对人员无危险后，方可接通电源。
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