中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林机械制造分公司 （吉林 132021） 张魁林 郭传东

我分公司承揽制造的反应器共20台，每台反应器的下封头上有6个支腿，支腿与下封头之间设计有垫板，如图1所示。垫板厚20mm，材质为Q345R，20台反应器共有120块垫板。因为数量较多，完成如此多垫板的成形任务将直接影响到20台反应器能否按时完工。

图1

1.成形工艺方案分析

针对此件的形状及其成形方式进行深入分析。按照经验，传统制造方法采用人工热作成形。改进的工艺方法是在封头上割取，或在碗形模具内冷压成形，或制作新模具冷压成形。现分述如下：

（1）人工热作 垫板的传统制造方法是采用人工热作成形，具体的做法是用氧乙炔焰加热，边加热边用大锤敲击，经过多次击打，直至垫板与封头表面贴合。此工艺的优点是不需工装模具；缺点是工作环境不好，工人劳动强度大，且有锤疤，外观质量不好。

（2）封头上割取 改进的工艺方法是在封头上割取。具体做法为按照需要的相关尺寸规格压制封头，通过钣金下料放样，确定垫板在封头上的具体位置和尺寸后制作样板，然后利用样板在封头上划线，采用氧乙炔割炬火焰切割，得到需要的垫板。这种工艺方法不需要特意制造工装模具，利用常用的模具将封头压制成形，在上面割取，得到需要的封头支腿垫板。优点为尺寸较准确，适用于垫板数量少的施工情况；缺点为浪费材料（见图2）。

图2

（3）利用原碗形模具压制 我公司以前压制封头时曾制作一套尺寸相近的碗形模具，我们尝试利用这套模具压制垫板，因为垫板压制前无法准确定位，无论冷压还是热压，压制后垫板的尺寸形状都达不到要求，如图3所示。

图3

（4）自制新模具压制成形 针对我公司20台反应器上120块垫板的生产任务，由于数量较多，采用传统的人工热作方法，工期长且成形质量差；采用割取的工艺方法浪费板料太多；利用碗形模具压制未果。因此采用以上三种工艺方法是不可取的。最后我们决定自己设计、制造模具，将垫板冷压成形。

2.模具结构设计、制造及使用

考虑到模具若采用铸造成形，铸造后需要在立式车床上加工，而我公司设备能力不够，无法加工。若采用精密铸造，需要外单位协作制造，费用大、工期长。最后决定采用钢板焊接的模具结构。

具体内容包括压制设备的选择、压制形式、模具制造原理、模具制造过程、垫板压制过程。

（1）压制设备的选择 根据以往工作经验，我们决定在我公司的20MN水压机上压制成形。

（2）压制形式 冷压成形。

（3）模具制造原理 因为封头垫板截面的轮廓线是椭圆曲线的一部分，而封头是椭圆曲线的回转体，椭圆母线绕着轴线回转，形成椭圆封头。因此沿着通过轴心的放射状筋板回转的母线形状尺寸是一致的，依据此原理即可设计模具压制封头支腿垫板，如图4所示。

（4）模具制造过程 利用AutoCAD软件进行设计，将各部分单件按1∶1的比例绘制；由操作人员将画好的图形输入数控切割机，将板料平放，数控切割机先关机预走一遍，检查无误后再进行切割。切割后由铆工将切割好的筋板，上下覆板、上下堵板、上下模板、上下立筋等单件按总图进行组对、焊接，采用间断焊，防止焊接变形。

图4

（5）垫板压制过程 首先将上下模利用螺栓联接，固定在20MN水压机上，在上下覆板中间夹着一块下好料的垫板，放入加热炉内加热。加热好后出炉，压制合模，待冷却到室温后，将上覆板与上模筋板焊好，将下覆板与下模筋板焊好，待冷却后，即可投入使用。

压制前，水压机活动横梁上移开模，移动工作台移出，利用桥式起重机将下好料的板料放在模腔内，准确定位，移动工作台移入，水压机活动横梁下移合模，然后开模，移出工作台，利用桥式起重机将压好的垫板吊走。垫板就这样循环地压制成形，平均约3min可压制成一块垫板，合模时情况如图5所示。

图5 封头支腿上垫板的成形

3.结语

采用钢板焊接结构的模具，可以利用边角余料制作，成本低。数控切割机加工各部件，然后组对、焊接成形，制造精度满足使用要求。冷压成形环境好，且节约能源。模具压制，降低工人劳动强度，成形所需时间短，工作效率高。

经过实际生产证明，该工艺和模具使用效果良好，完全能够满足质量要求，在合理的工期内完成了生产任务，达到了预期目的。