CN109604980A - 一种长筒形模具结构件的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种长筒形模具结构件的制造方法，包括以下步骤：卷制第一筒体、第二筒体、第四筒体、第六筒体、第七筒体，并机加工筒体环形坡口，卷制组成第三筒体、第五筒体的两个半筒体，并机加工半筒体的环缝坡口与纵缝坡口；第一筒体与第二筒体拼焊后依次装焊环筋板、纵筋板形成前端筒体组件，第四筒体依次装焊环筋板、纵筋板后形成中部筒体组件，第六筒体与第七筒体拼焊后依次装焊环筋板、纵筋板形成后端筒体组件；装焊前端筒体组件与中部筒体组件之间的纵筋板、两个半筒体，装焊中部筒体组件与后端筒体组件之间的纵筋板、两个半筒体，退火后形成长筒形模具。本设计不仅减少了生产成本，而且提高了生产效率、降低了制造难度、提高了成型精度。

Description

一种长筒形模具结构件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种长筒形模具，尤其涉及一种长筒形模具结构件的制造方法，主要适用于在减少生产成本的同时，提高生产效率、降低制造难度、提高成型精度。

背景技术

一种某型颈筒芯模总长11158mm，内径670mm，筒体内部均布20件环筋板、57件纵筋板，整体结构如附图1所示，该长筒形模具内部筋板数量多，且内部空间小，各筋板装焊困难，焊接接头密集，焊接内应力大，焊接变形难以控制，焊后校正极其困难。长筒形模具结构件制造难度极大，为保证该型模具的成型精度，合理的制造工艺是其结构件制造的关键。采用常规的成型工艺制造该长筒形模具时，冷作工作量巨大，狭小长空间焊接风险高，且很难保证总体尺寸精度，一旦发生变形，将无法校正。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的生产成本高、生产效率低、制造难度大、成型精度低的缺陷与问题，提供一种生产成本低、生产效率高、制造难度小、成型精度高的长筒形模具结构件的制造方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种长筒形模具结构件的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

A、卷制第一筒体、第二筒体、第四筒体、第六筒体、第七筒体；卷制组成第三筒体的两个一号半筒体；卷制组成第五筒体的两个二号半筒体；

B、机加工第一筒体、第二筒体、第四筒体、第六筒体、第七筒体的环形坡口；机加工一号半筒体的环缝坡口与纵缝坡口；机加工二号半筒体的环缝坡口与纵缝坡口；

C、将第一筒体与第二筒体拼焊为前端筒体，在前端筒体内依次装焊环筋板、纵筋板，退火后形成前端筒体组件；在第四筒体内依次装焊环筋板、纵筋板，退火后形成中部筒体组件；将第六筒体与第七筒体拼焊为后端筒体，在后端筒体内依次装焊环筋板、纵筋板，退火后形成后端筒体组件；

D、先装焊前端筒体组件与中部筒体组件之间、中部筒体组件与后端筒体组件之间的纵筋板，再将两个一号半筒体装焊在前端筒体组件与中部筒体组件之间，将两个二号半筒体装焊在中部筒体组件与后端筒体组件之间，然后退火形成长筒形模具。

步骤A中，所述卷制第一筒体、第二筒体、第四筒体、第六筒体、第七筒体是指：先将工件进行预弯卷制，再调整工件，使其中心部位与卷板机上辊的中部对齐，然后将工件来回往复卷制至工件两端呈合拢状，再切割工件一端的预弯段，同时开坡口，然后以该端上中下三处为基准确定工件另一端的坡口切割位置线，并切割工件另一端的预弯段及坡口，再通过码板固定合拢焊缝，然后焊接合拢焊缝。

采用船型位焊接合拢焊缝，先焊接内部1/2焊缝，外部清根后，再焊接外部1/2焊缝，然后焊接内部剩余1/2焊缝，再焊接外部剩余1/2焊缝，然后对合拢焊缝进行探伤。

步骤B中，所述一号半筒体、二号半筒体的环缝坡口在下料时采用半自动火焰切割，所述一号半筒体、二号半筒体的纵缝坡口在卷制后采用半自动火焰切割。

步骤C中，所述将第一筒体与第二筒体拼焊为前端筒体是指：先将第一筒体与第二筒体安装在胎架上，并通过槽钢固定，再在第一筒体与第二筒体内部加装十字撑，然后在第一筒体与第二筒体对接环焊缝的外侧加码板固定，再焊接环焊缝，形成前端筒体，然后对环焊缝进行探伤；

所述后端筒体的装焊方法与前端筒体的装焊方法相同。

步骤C中，采用经纬仪测量前端筒体、后端筒体的直线度，两个测量方向成45度夹角，前端筒体、后端筒体的直线度均小于等于4毫米。

步骤C中，所述前端筒体、第四筒体、后端筒体端部的环筋板与纵筋板采用塞焊缝连接。

步骤D中，所述前端筒体组件、中部筒体组件、后端筒体组件都安装在胎架上，并通过槽钢固定。

步骤D中，所述一号半筒体、二号半筒体与纵筋板采用塞焊缝连接。

步骤D中，采用经纬仪测量长筒形模具的直线度，两个测量方向成45度夹角，长筒形模具的直线度小于等于6毫米。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明设计出先分段成型，再整体合拢的制造方案，减少了长筒形模具的生产成本，提升了长筒形模具的制造效率；同时，本发明设计了一种分段筒体合拢时直线度控制方法，保证了各段筒体总装时的定位精度；另外，本发明设计出一套长筒形模具装焊成型精细化工艺，降低了制造难度。因此，本发明生产成本低、生产效率高、制造难度小、成型精度高。

附图说明

图1是本发明中一种颈筒芯模的结构示意图。

图2是图1沿A-A的剖视图。

图3是图1沿B-B的剖视图。

图4是图1中C的放大图。

图5是图1中D-D的剖视图。

图6是本发明中合拢焊缝坡口切割示意图。

图7是本发明中第一筒体与第二筒体、第六筒体与第七筒体对接的坡口示意图。

图8是本发明中筒体组件与第三筒体、第五筒体对接的坡口示意图。

图9是本发明中第一筒体和第二筒体固定示意图。

图10是图9的左视图。

图11是本发明中筒体组件筋板装焊示意图。

图12是本发明中筒体端部环筋板与纵筋板塞焊示意图。

图13是本发明中筒体组件固定示意图。

图14是图13的左视图。

图中：筒体1、环筋板2、纵筋板3、一端坡口4、另一端坡口基准5、坡口切割线6、第一筒体7、第二筒体8、胎架9、十字撑10、第四筒体11、第六筒体12、第七筒体13。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1至图14，一种长筒形模具结构件的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

A、卷制第一筒体、第二筒体、第四筒体、第六筒体、第七筒体；卷制组成第三筒体的两个一号半筒体；卷制组成第五筒体的两个二号半筒体；

B、机加工第一筒体、第二筒体、第四筒体、第六筒体、第七筒体的环形坡口；机加工一号半筒体的环缝坡口与纵缝坡口；机加工二号半筒体的环缝坡口与纵缝坡口；

C、将第一筒体与第二筒体拼焊为前端筒体，在前端筒体内依次装焊环筋板、纵筋板，退火后形成前端筒体组件；在第四筒体内依次装焊环筋板、纵筋板，退火后形成中部筒体组件；将第六筒体与第七筒体拼焊为后端筒体，在后端筒体内依次装焊环筋板、纵筋板，退火后形成后端筒体组件；

D、先装焊前端筒体组件与中部筒体组件之间、中部筒体组件与后端筒体组件之间的纵筋板，再将两个一号半筒体装焊在前端筒体组件与中部筒体组件之间，将两个二号半筒体装焊在中部筒体组件与后端筒体组件之间，然后退火形成长筒形模具。

步骤A中，所述卷制第一筒体、第二筒体、第四筒体、第六筒体、第七筒体是指：先将工件进行预弯卷制，再调整工件，使其中心部位与卷板机上辊的中部对齐，然后将工件来回往复卷制至工件两端呈合拢状，再切割工件一端的预弯段，同时开坡口，然后以该端上中下三处为基准确定工件另一端的坡口切割位置线，并切割工件另一端的预弯段及坡口，再通过码板固定合拢焊缝，然后焊接合拢焊缝。

采用船型位焊接合拢焊缝，先焊接内部1/2焊缝，外部清根后，再焊接外部1/2焊缝，然后焊接内部剩余1/2焊缝，再焊接外部剩余1/2焊缝，然后对合拢焊缝进行探伤。

步骤B中，所述一号半筒体、二号半筒体的环缝坡口在下料时采用半自动火焰切割，所述一号半筒体、二号半筒体的纵缝坡口在卷制后采用半自动火焰切割。

步骤C中，所述将第一筒体与第二筒体拼焊为前端筒体是指：先将第一筒体与第二筒体安装在胎架上，并通过槽钢固定，再在第一筒体与第二筒体内部加装十字撑，然后在第一筒体与第二筒体对接环焊缝的外侧加码板固定，再焊接环焊缝，形成前端筒体，然后对环焊缝进行探伤；

所述后端筒体的装焊方法与前端筒体的装焊方法相同。

步骤C中，采用经纬仪测量前端筒体、后端筒体的直线度，两个测量方向成45度夹角，前端筒体、后端筒体的直线度均小于等于4毫米。

步骤C中，所述前端筒体、第四筒体、后端筒体端部的环筋板与纵筋板采用塞焊缝连接。

步骤D中，所述前端筒体组件、中部筒体组件、后端筒体组件都安装在胎架上，并通过槽钢固定。

步骤D中，所述一号半筒体、二号半筒体与纵筋板采用塞焊缝连接。

步骤D中，采用经纬仪测量长筒形模具的直线度，两个测量方向成45度夹角，长筒形模具的直线度小于等于6毫米。

本发明的原理说明如下：

本设计研究发明了一套完整的分段式长筒体装焊工艺，在减少生产成本的同时，提高了生产效率、降低了制造难度、保证了其成型精度，该长筒形模具结构件制造工艺分为以下几个部分：第一筒体和第二筒体单独卷制成型，校正合格后，转机加工筒体环形坡口，第一筒体和第二筒体拼焊为前端筒体，依次装焊环筋板、纵筋板，退火后形成前端筒体组件；第四筒体卷制成型校正合格，转机加工筒体环形坡口，依次装焊环筋板、纵筋板，退火后形成中部筒体组件；第六筒体和第七筒体的制造方法与第一筒体和第二筒体类似，形成后端筒体组件；第三筒体和第五筒体分两片卷制，环缝坡口下料时采用半自动火焰切割，纵缝坡口卷制后采用半自动火焰切割，退火；总装，前端筒体组件、中部筒体组件、后端筒体组件装配焊接纵筋板后，最后装焊两半第三筒体和第五筒体，退火后形成颈筒芯模。

本设计关键质量控制点及检验点：

1、单个筒体椭圆度≤6mm，直线度≤3mm；

2、第一筒体和第二筒体对接时、第六筒体和第七筒体对接时环形基准线距离102

(0-1)mm，带白区域错变量≤1mm；

3、前端筒体组件和中部筒体组件对接时、后端筒体组件和中部筒体组件对接时

环形基准线距离692±1mm，带白区域错变量≤2mm；

4、第三筒体、第五筒体与筒体组件装配时，筒体环焊缝错边另要求≤3mm，筒

体合拢焊缝错边要求≤2mm。

本设计中设计的尺寸依据具体图纸要求而来。

应用实例：本工艺方案解决了狭小空间长筒形模具装配焊接困难、尺寸精度控制难等问题；制造过程中具有高效、简便、成本低、易操作的优点，已成功应用于本申请人制造的某型长筒形模具上，社会经济效益显著。

实施例：

一种长筒形模具结构件的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

A、将该长筒形模具的筒体分为7段卷制成型，长度分别为第一筒体(2055mm)、第二筒体(2055mm)、第三筒体(586.5mm)、第四筒体(1775mm)、第五筒体(586.5mm)、第六筒体(2055mm)、第七筒体(2055mm)，其中，第三筒体和第五筒体由两个半筒体组成；

下料：颈筒芯模筒体图纸要求内直径为670mm，为保证壁厚，制造过程中内直径按652～658mm控制，理论上各部分零件下料控制要点如表1所示；

表1：颈筒芯模下料质量控制要点

筒体卷制：第一筒体、第二筒体、第四筒体、第六筒体、第七筒体理论上椭圆度≤6mm，筒体合拢围长按(直径715±1mm)2243～2249mm控制；第三筒体和第五筒体(半筒体)纵焊缝坡口切割线间围长按1100～1106mm控制；

(1)将工件端部各150mm范围进行预弯卷制(注：卷制时应核对钢板坡口面朝向，确保卷制后坡口与图纸要求一致)；

(2)调整工件，使其中心部位与卷板机上辊的中部对齐，将工件来回往复卷制至工件两端接近合拢状；

(3)卷制时采用有效工作边长度不短于200mm的检查样板检查，各处间隙≤2mm，特别需严格控制筒体抽头处样板间隙；

(4)先沿一端的切割线样冲将筒体预弯段割除，同时开破口，以该端上中下三处为基准向另一端画出围长2220～2232mm的位置线，取交叉位置，画出另一端坡口切割位置线，切割另一端预弯段及坡口，坡口为双面坡口，坡口角度为60度，如图6所示；

(5)调整合拢焊缝间隙，保证筒体合拢围长2243～2249mm，调整宽度方向错变量≤2mm，厚度方向错变量≤1mm，合格后，合拢焊缝处采用不少于4～6件码板固定，码板长度不短于300mm，码板与筒体焊缝要求满焊，焊缝高度8mm；合格后，筒体调离棍床；

(6)焊接：船型位焊接合拢焊缝，先焊内部焊缝1/2，外部清根后，焊接外部焊缝1/2，再焊内部，最后焊外部焊缝；

(7)探伤：对筒体合拢焊缝进行100％UT+100％MT探伤，要求满足JB/T4730-2005II级合格；

B、机加工第一筒体、第二筒体、第四筒体、第六筒体、第七筒体的环形坡口；机加工半筒体的环缝坡口与纵缝坡口；

机加工筒体环形坡口过程：测量筒体直线度，调整合适后，水平装夹固定筒体，垂直筒体轴线方向车一竖直基准，作为环形坡口钝边基准，以直径717mm带一圈筒体端部(长度方向55mm)外圆，以竖直基准线为基准，移动50mm，在带白处刻环形基准线，然后车环形坡口，各筒体坡口示意图如图7、图8所示；

C、将第一筒体与第二筒体拼焊为前端筒体，在前端筒体内依次装焊环筋板、纵筋板，退火后形成前端筒体组件；在第四筒体内依次装焊环筋板、纵筋板，退火后形成中部筒体组件；将第六筒体与第七筒体拼焊为后端筒体，在后端筒体内依次装焊环筋板、纵筋板，退火后形成后端筒体组件；

前端筒体拼接成型过程：如图9、图10所示，在胎架上固定第一筒体和第二筒体，调整筒体对接环焊缝装配间隙，保证筒体两端环形基准线距离为102(0-1)mm；采取加垫片的方式，调整筒体带白区域错变量，要求≤1mm；经纬仪测量筒体带白端直线度，两个测量方向成45度夹角，要求直线度≤3mm，合格后，加槽钢固定，将第一筒体和第二筒体固定在胎架上，对接端部50mm处内部加十字撑；筒体对接环焊缝的外侧加4～6件码板固定；先焊内部环焊缝，再外部清根，焊透筒体对接环焊缝，形成前端筒体；筒体环焊缝进行100％UT+100％MT探伤，要求满足JB/T47013-2015II级合格；火焰校正，经纬仪测量筒体带白端(至少4个点)直线度，两个测量方向成45度夹角，要求直线度≤4mm；

按前端筒体拼接成型方法装焊形成后端筒体；

前端筒体组件成型过程：如图11所示装配焊接顺序装配焊接内部筋板，共分九步装配、焊接，具体为：第一步：装配、焊接环筋板；第二步：装配、焊接两端纵筋板；第三步：装配、焊接两端环筋板；第四步：装配、焊接两端纵筋板；第五步：装配、焊接两端环筋板；第六步：装配、焊接两端纵筋板；第七步：装配、焊接两端环筋板；第八步：装配、焊接一端纵筋板；第九步：装配、焊接一端环筋板；筒体端部环筋板与纵筋板采用如图12所示的塞焊缝连接；筋板位置线与筒体合拢焊缝偏差45度角；

按前端筒体组件成型方法装焊形成中部筒体组件和后端筒体组件；

D、先装焊前端筒体组件与中部筒体组件之间、中部筒体组件与后端筒体组件之间的纵筋板，再将两个一号半筒体装焊在前端筒体组件与中部筒体组件之间，将两个二号半筒体装焊在中部筒体组件与后端筒体组件之间，然后退火形成长筒形模具；

(1)如图13、图14所示在胎架上固定各筒体组件：调整前端筒体组件与中部筒体组件环焊缝装配间隙，保证筒体两端环形基准线距离为692±1mm；采取加垫片的方式，调整筒体带白区域错变量，要求≤2mm；经纬仪测量筒体带白端直线度，两个测量方向成45度夹角，要求直线度≤5mm，合格后，加槽钢，将中部筒体组件固定在胎架上，然后采用同样的方法将后部筒体组件也固定在工装胎架上；

(2)先居中装配前端筒体组件和中部筒体组件间的纵筋板2，再居中装配纵筋板1，然后打底焊纵筋板T型焊缝，再打底环筋板与筒体焊缝，都打完一道底焊后，仍按此顺序正式焊接各焊缝，将纵筋板1的中心位置线过渡到前端筒体组件和中部筒体组件上，然后装配第三筒体3，分两片装配，筒体环焊缝错边要求≤1mm，筒体纵焊缝错边要求≤2mm，先打底焊，再对称完成2/3坡口焊接量，然后按图纸要求，沿过渡好的筋板位置线开塞焊槽，填充焊接完后，再焊接剩余筒体合拢坡口焊缝；

(3)采用上述同样的方法装焊第五筒体；第三筒体、第五筒体与组件的环焊缝进行100％UT+100％MT探伤，要求满足JB/T47013-2015II级合格；火焰校正，经纬仪测量筒体带白端(至少8个点)直线度，两个测量方向成45度夹角，要求直线度≤6mm。

Claims (10)

1.一种长筒形模具结构件的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：

A、卷制第一筒体、第二筒体、第四筒体、第六筒体、第七筒体；卷制组成第三筒体的两个一号半筒体；卷制组成第五筒体的两个二号半筒体；

B、机加工第一筒体、第二筒体、第四筒体、第六筒体、第七筒体的环形坡口；机加工一号半筒体的环缝坡口与纵缝坡口；机加工二号半筒体的环缝坡口与纵缝坡口；

C、将第一筒体与第二筒体拼焊为前端筒体，在前端筒体内依次装焊环筋板、纵筋板，退火后形成前端筒体组件；在第四筒体内依次装焊环筋板、纵筋板，退火后形成中部筒体组件；将第六筒体与第七筒体拼焊为后端筒体，在后端筒体内依次装焊环筋板、纵筋板，退火后形成后端筒体组件；

D、先装焊前端筒体组件与中部筒体组件之间、中部筒体组件与后端筒体组件之间的纵筋板，再将两个一号半筒体装焊在前端筒体组件与中部筒体组件之间，将两个二号半筒体装焊在中部筒体组件与后端筒体组件之间，然后退火形成长筒形模具。

2.根据权利要求1所述的一种长筒形模具结构件的制造方法，其特征在于：步骤A中，所述卷制第一筒体、第二筒体、第四筒体、第六筒体、第七筒体是指：先将工件进行预弯卷制，再调整工件，使其中心部位与卷板机上辊的中部对齐，然后将工件来回往复卷制至工件两端呈合拢状，再切割工件一端的预弯段，同时开坡口，然后以该端上中下三处为基准确定工件另一端的坡口切割位置线，并切割工件另一端的预弯段及坡口，再通过码板固定合拢焊缝，然后焊接合拢焊缝。

3.根据权利要求2所述的一种长筒形模具结构件的制造方法，其特征在于：采用船型位焊接合拢焊缝，先焊接内部1/2焊缝，外部清根后，再焊接外部1/2焊缝，然后焊接内部剩余1/2焊缝，再焊接外部剩余1/2焊缝，然后对合拢焊缝进行探伤。

4.根据权利要求1所述的一种长筒形模具结构件的制造方法，其特征在于：步骤B中，所述一号半筒体、二号半筒体的环缝坡口在下料时采用半自动火焰切割，所述一号半筒体、二号半筒体的纵缝坡口在卷制后采用半自动火焰切割。

5.根据权利要求1所述的一种长筒形模具结构件的制造方法，其特征在于：

步骤C中，所述将第一筒体与第二筒体拼焊为前端筒体是指：先将第一筒体与第二筒体安装在胎架上，并通过槽钢固定，再在第一筒体与第二筒体内部加装十字撑，然后在第一筒体与第二筒体对接环焊缝的外侧加码板固定，再焊接环焊缝，形成前端筒体，然后对环焊缝进行探伤；

所述后端筒体的装焊方法与前端筒体的装焊方法相同。

6.根据权利要求1所述的一种长筒形模具结构件的制造方法，其特征在于：步骤C中，采用经纬仪测量前端筒体、后端筒体的直线度，两个测量方向成45度夹角，前端筒体、后端筒体的直线度均小于等于4毫米。

7.根据权利要求1所述的一种长筒形模具结构件的制造方法，其特征在于：步骤C中，所述前端筒体、第四筒体、后端筒体端部的环筋板与纵筋板采用塞焊缝连接。

8.根据权利要求1所述的一种长筒形模具结构件的制造方法，其特征在于：步骤D中，所述前端筒体组件、中部筒体组件、后端筒体组件都安装在胎架上，并通过槽钢固定。

9.根据权利要求1所述的一种长筒形模具结构件的制造方法，其特征在于：步骤D中，所述一号半筒体、二号半筒体与纵筋板采用塞焊缝连接。

10.根据权利要求1所述的一种长筒形模具结构件的制造方法，其特征在于：步骤D中，采用经纬仪测量长筒形模具的直线度，两个测量方向成45度夹角，长筒形模具的直线度小于等于6毫米。