1前言

仿形加工是一種基于預(yù)制模具的加工方法。在一定壓力的作用下，觸頭與模具的工作表面緊密接觸，并沿其表面移動(dòng)。仿形機(jī)構(gòu)完成信息傳遞，使刀具或工件的運(yùn)動(dòng)軌跡作同步仿形動(dòng)作，進(jìn)行切削加工。根據(jù)工作原理，仿形加工可分為機(jī)械式、液壓式、電子式、電液式和光電式。機(jī)械仿形加工具有操作簡(jiǎn)單、接觸力小、加工效率高、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、加工精度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于核電、醫(yī)藥、精密制造等中高端制造領(lǐng)域。同時(shí)，由于其適用性強(qiáng)、安全性能高，逐漸廣泛應(yīng)用于化工設(shè)備、壓力容器等制造行業(yè)的大型非標(biāo)批量零件的加工中。

2裙座環(huán)板u形缺口及其加工工藝選擇

裙座(簡(jiǎn)稱裙座)是壓力容器的主要部件之一，用于支撐塔或較大較重的立式容器。裙底板加工的重要技術(shù)指標(biāo)是外形尺寸和定位尺寸。如圖1所示，裙座環(huán)板均布34個(gè)R36mm的U形缺口，表面粗糙度值Ra = 3.2 μm·m，地腳螺栓中心圓直徑公差、相鄰兩孔弦長(zhǎng)公差、任意兩孔弦長(zhǎng)公差均為2mm。U型槽口主要用于連接地腳螺栓的工藝通孔，加工工藝不高。按原工藝方法，采用劃線→在上方環(huán)板上鉆螺栓工藝孔→銑缺口的機(jī)械加工方法。加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，但加工周期長(zhǎng)，效率低，不能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。如果采用氣割磨削，加工質(zhì)量取決于操作者的經(jīng)驗(yàn)和技能水平，而且加工質(zhì)量不穩(wěn)定，切割后磨削工作量大，只適合單件小批量生產(chǎn)。如果采用水切割、激光切割等方法，由于零件形狀大、成本高，無法滿足生產(chǎn)需要。根據(jù)設(shè)計(jì)圖樣加工的技術(shù)要求和操作條件，決定采用仿形加工。

3設(shè)備選擇

零件由普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-B制成，這是裙部零件的常用材料。根據(jù)零件的加工特點(diǎn)和技術(shù)要求，選用CG2-150仿形刀進(jìn)行加工。是利用仿形原理生產(chǎn)的低碳合金鋼板高效半自動(dòng)氣割專用切割設(shè)備。采用機(jī)械結(jié)構(gòu)，適用于普通低合金材料中厚板的切割和批量生產(chǎn)。該設(shè)備由高強(qiáng)度鋁錠精密鑄造而成，主要由機(jī)體、主軸、仿形機(jī)構(gòu)、模板夾緊裝置、割炬和底座等組成。它具有體積小、重量輕、切割表面質(zhì)量好、切割精度高、切割范圍廣、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)。

4工藝流程

4.1模具加工

因?yàn)閺?fù)制工藝主要以模具為基礎(chǔ)，所以需要制造出符合要求的模具。一般機(jī)械加工或線切割時(shí)，模板厚度為> > 8mm，材料采用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，以加強(qiáng)磁性。模具表面粗糙度略大于工件，使觸頭與模具之間有足夠的摩擦力(10 ~ 50 N)。如果模具接觸面的粗糙度值小，就容易打滑。磁輥與模板的接觸面必須配合好，否則會(huì)降低模板的吸附力。如圖2所示，U型模具表面粗糙度值Ra=6.3μm，外形尺寸公差按GB/T 1804—2000《無公差的線性和角度尺寸公差》中的下公差處理。為了保證質(zhì)量和進(jìn)度，采用線切割的方法進(jìn)行加工，在工件中心加工一個(gè)φ10mm的安裝工藝孔，便于在仿形刀上安裝。

4.2操作前的準(zhǔn)備

為保證設(shè)備的平衡，將配重配重的兩根平衡桿插入齒輪箱下部的孔中，并用螺釘固定；接通AC220V電源，保證設(shè)備的用電需求；將帶φ8mm橡膠管的氣體分配器通過減壓閥連接到氧氣和乙炔上，并用夾子將接頭密封，以防漏氣。由于要切割的板材厚度為50mm，選擇3號(hào)割嘴安裝在割炬上，擰緊螺母，使接觸部分配合良好，保證密封和連接強(qiáng)度。檢查割炬的射吸性能和風(fēng)線是否完好，調(diào)整預(yù)熱火焰的能率。

4.3設(shè)備定位

為了防止設(shè)備的偏差導(dǎo)致加工誤差，必須以平衡的方式將機(jī)器固定在切割材料上。平面度由安裝在機(jī)器底座四角并能自由移動(dòng)的球形螺柱來調(diào)節(jié)，機(jī)器通過調(diào)節(jié)螺釘來穩(wěn)定和保持水平，以確保切割面與工件垂直。

4.4模板固定

固定模板的具體操作步驟如下:①拆除原長(zhǎng)螺栓，清洗固定模板，去除表面污漬、毛刺等。，將螺栓從下向上穿過工藝孔。②將專用墊圈放在模板上，并與設(shè)備套筒連接。③將六角頭螺栓從底部裝入帶孔的螺栓孔中。④在六角頭螺栓上再放一個(gè)墊圈，然后擰緊螺母，防止模板橫向移動(dòng)。

4.5處理步驟

裙座環(huán)板U形槽口的具體加工步驟如下。

1)將待切割表面的油污、鐵銹等雜質(zhì)清理干凈，將加工好的內(nèi)外圓模具水平放置在離地面100 ~ 150 mm處，使工件下方有一定的空隙，有利于熔渣的吹除。由于工件較大，采用劃線來確定加工中心和外形尺寸。環(huán)板厚度為50mm，選擇3號(hào)噴嘴調(diào)整切割技術(shù)參數(shù)。氧氣壓力為0.8 ~ 1.0 MPa，乙炔壓力為0.06Mpa

2)連接機(jī)頭，先打開乙炔閥，再微開氧氣閥點(diǎn)火，調(diào)節(jié)高壓氧，觀察風(fēng)線是否完好。風(fēng)線從割炬嘴噴出一定長(zhǎng)度，焰心呈淺藍(lán)白色，溫度較高，是順利切割的決定性因素。

3)切割。起始點(diǎn)選擇在切割件的邊緣。首先，用預(yù)熱火焰加熱金屬。當(dāng)預(yù)熱為鮮紅色時(shí)，將火焰移至邊緣以外。同時(shí)，慢慢打開切割氧氣閥，在加工前將其與風(fēng)線對(duì)齊并準(zhǔn)確定位。操作人員應(yīng)目視檢查對(duì)中位置是否在安全區(qū)域的中心，誤差應(yīng)控制在1.5毫米以內(nèi)..根據(jù)零件材料和加工要求選擇合適的切削速度；如果切割速度太快，鋼板切不透；如果切割速度過慢，切割后容易粘在一起。由于工件的切削面比較小，切削速度應(yīng)在30 ~ 50 mm/min 。加工過程中，密切觀察切割線和定位線是否完全重合，如有偏差及時(shí)調(diào)整。對(duì)第一次加工的U型槽口進(jìn)行自檢、互檢和專檢，待外形尺寸和公差符合要求后，再進(jìn)行后續(xù)加工。如有偏差，應(yīng)及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，保證加工質(zhì)量?；逄幚硗戤吅螅P(guān)閉電源、氣源等。，并清理工作現(xiàn)場(chǎng)。

U形槽口的加工時(shí)間為20min。實(shí)踐表明，φ36mm的34個(gè)U形槽口加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，與傳統(tǒng)加工方法相比節(jié)省了大量加工時(shí)間。用游標(biāo)卡尺和卷尺分別檢測(cè)了U型槽的外形尺寸和相關(guān)尺寸，完全滿足設(shè)計(jì)要求。

5結(jié)束語

仿形技術(shù)在壓力容器領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用證明，它是一種可靠而高效的加工方法。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，適用于大型非標(biāo)件的現(xiàn)場(chǎng)加工和批量生產(chǎn)。公司加工的批量設(shè)備，如裙底板、吊耳、筋板、加強(qiáng)環(huán)等壓力容器附件如再生塔、分離器、回收罐、廢水冷卻器等均采用仿形切割機(jī)加工，不僅節(jié)省了大量外購成本，提高了設(shè)備利用率，而且加工質(zhì)量穩(wěn)定，縮短了設(shè)備制造周期。