馮彩霞 商詠梅 李文革 何志強(qiáng) 韓 微

（齊齊哈爾北方機(jī)器有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾161000）

大錐度管模是筆者公司承攬的民品。管模的全長(zhǎng)為6375 mm，內(nèi)孔外圓均為錐形，內(nèi)孔小端尺寸φ151.5 mm，大端尺寸φ250.4 mm，且為閉孔；管模內(nèi)孔大小端直徑差98.9 mm，深6326 mm，屬深孔加工，見圖1。

1 工藝方案確定

目前筆者公司用數(shù)控設(shè)備內(nèi)孔加工錐度最長(zhǎng)不能超過1300 mm，還沒有加工整體大錐度深孔的能力，所以此管模我們準(zhǔn)備采用分體焊接的方法分段進(jìn)行加工。該管共分成6段加工：第1段從小端起長(zhǎng)1200 mm，內(nèi)徑按產(chǎn)品圖紙定寸，外圓均勻留4 mm余量；第2至5段各長(zhǎng)1050 mm，內(nèi)孔外圓均留加工余量4～5 mm；第6段（大端）長(zhǎng)975 mm，內(nèi)孔外圓均留加工余量4～5 mm。第1、2段的結(jié)構(gòu)形式如圖2、圖3所示。

單段加工完成后，各段分別進(jìn)行焊接。焊接采用60°坡口，25 mm長(zhǎng)止口定位，焊道底部留3 mm平臺(tái)。焊后加工除第1段外的其它段內(nèi)孔錐度按圖紙定寸。

2 工藝流程的確定

管模加工的工藝技術(shù)路線應(yīng)包括管模單段的加工階段、焊接、焊后整體加工階段。

管模單段的工藝流程：坯料——粗加工內(nèi)孔外圓——熱處理——半精加工內(nèi)孔外圓——精加工內(nèi)孔——精加工外圓。

焊接工藝流程：裝配——焊接——回火——探傷。

焊后整體加工工藝流程：精加工內(nèi)孔錐度——拋光內(nèi)孔錐度——裝配焊接下一段……直至6段全部焊成——精車外圓定寸——鉗工工序。

3 加工中存在的問題及采取的措施

3.1 內(nèi)孔加工

每個(gè)單段內(nèi)孔加工是在數(shù)控車上進(jìn)行，一夾一架，按單段圖紙進(jìn)行加工。在加工第1段時(shí)，由于此段內(nèi)孔為盲孔，盲孔處直徑為φ120 mm，而刀桿直徑為φ120 mm，由此產(chǎn)生排屑不暢，導(dǎo)致打刀現(xiàn)象。通過改變工藝方法，由原來的內(nèi)孔一次加工完成后退刀改為為分3次加工，3次退刀，這樣每次加工的距離短了，產(chǎn)生的鐵屑少，解決了因鐵屑多并纏在刀尖上而導(dǎo)致打刀的現(xiàn)象。另外，在加工每段管模內(nèi)孔錐度時(shí)，由于機(jī)床導(dǎo)軌直線方向的誤差，經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)內(nèi)孔有倒錐，每走100 mm長(zhǎng)直徑大0.024 mm的現(xiàn)象，通過修改程序進(jìn)行補(bǔ)償，消除了設(shè)備原因產(chǎn)生的直線方向誤差。

焊后內(nèi)孔加工是在數(shù)控車鏜床上進(jìn)行，第1、2段焊后，用雙夾盤裝夾；焊到第4段后，因工件太長(zhǎng)，采用了一夾一架的裝夾方法，全部用電感器在內(nèi)孔1200 mm處已加工到尺寸的位置找正，使跳動(dòng)在0.02 mm之內(nèi)，然后進(jìn)行加工。在加工過程中，由于機(jī)床導(dǎo)軌直線方向的誤差，發(fā)現(xiàn)內(nèi)孔直線差為—0.0054～0.01 mm，通過采取調(diào)整程序來進(jìn)行補(bǔ)償，消除了機(jī)床原因產(chǎn)生的直線方向誤差，最終管模內(nèi)孔達(dá)到圖紙要求。

3.2 焊接

由于管模材料為21Cr Mo10，要分段焊接，這樣在焊接時(shí)就要考慮焊縫的機(jī)械性能能否和母材相匹配以及焊縫內(nèi)部質(zhì)量特別是第1層焊縫不能有任何缺陷。另外，管模分6段焊接，越焊越長(zhǎng)，必須保證焊后變形不能太大，以保證機(jī)加工尺寸。

為了避免上述問題的出現(xiàn)，進(jìn)行了焊接試驗(yàn)。焊接試驗(yàn)分為焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)和模擬工件焊接試驗(yàn)。

通過焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)選擇了合理的材料和焊接工藝參數(shù)（焊接電流、焊接電壓、預(yù)熱溫度、層間溫度、線能量等）。試驗(yàn)后焊縫的各項(xiàng)性能基本滿足圖紙要求。通過模擬工件焊接試驗(yàn)選擇了合理的裝配、焊接方法和焊接順序。試驗(yàn)后焊縫內(nèi)部質(zhì)量經(jīng)探傷完全合格，而且焊接變形也控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。

通過焊接試驗(yàn)后，我們按照焊接試驗(yàn)所得到的焊接參數(shù)制定了焊接措施如下：

（1）控制管模裝配精度，保證管模裝配后同軸度在0.1 mm以內(nèi)；

（2）第1、2層焊縫采用氬弧焊打底，其余各層采用電弧焊焊接；

（3）直徑小的管模環(huán)縫采取對(duì)稱施焊，直徑大的管模環(huán)縫采取兩名焊工同時(shí)施焊，以控制焊接變形；

（4）采用電加熱的方式進(jìn)行焊前預(yù)熱，保證加熱均勻；

（5）焊接后立即對(duì)焊縫進(jìn)行局部回火。

這樣焊接后，保證了內(nèi)孔外圓的機(jī)加工尺寸。

3.3 外圓的加工

內(nèi)孔加工完成后，在普通數(shù)顯車床上加工外部。外部的錐度和內(nèi)孔一致，圖紙要求保證壁厚為25.4 mm，內(nèi)孔外圓對(duì)軸心的跳動(dòng)在0.06 mm以內(nèi)。按我們以往的加工經(jīng)驗(yàn)，7 m長(zhǎng)的工件要保證這么小的跳動(dòng)，按我們現(xiàn)有的加工能力是不可能達(dá)到的。采取的措施是：在車床上夾大端，頂小端，中間裝上定心夾箍，校合壁厚，經(jīng)過反復(fù)校合，最終校正壁厚差在0.06～0.07 mm范圍內(nèi)。然后在管模中間架上中心架，去掉定心夾箍，按圖紙加工外圓到尺寸。外加工部完成后，在自然狀態(tài)下檢查管模外圓徑向跳動(dòng)，最大處為0.15 mm。用戶同意放寬接收。

4 結(jié)語(yǔ)

通過上述工藝方案的確定和采取的相關(guān)措施，此大錐度管模加工完成后達(dá)到了圖紙要求，為今后批量生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。此工件加工的成功，填補(bǔ)了我公司機(jī)加工和焊接管模的空白，在工藝上也是個(gè)突破，為我公司開發(fā)民品，占領(lǐng)管模市場(chǎng)作出了重大貢獻(xiàn)。