通过测头定位的仿形加工在压力容器制造中的应用

1前言

仿形加工是一种基于预制模具的加工方法。在一定压力的作用下，触头与模具的工作表面紧密接触，并沿其表面移动。仿形机构完成信息传递，使刀具或工件的运动轨迹作同步仿形动作，进行切削加工。根据工作原理，仿形加工可分为机械式、液压式、电子式、电液式和光电式。机械仿形加工具有操作简单、接触力小、加工效率高、质量稳定可靠、加工精度高等优点，广泛应用于核电、医药、精密制造等中高端制造领域。同时，由于其适用性强、安全性能高，逐渐广泛应用于化工设备、压力容器等制造行业的大型非标批量零件的加工中。

2裙座环板u形缺口及其加工工艺选择

裙座(简称裙座)是压力容器的主要部件之一，用于支撑塔或较大较重的立式容器。裙底板加工的重要技术指标是外形尺寸和定位尺寸。如图1所示，裙座环板均布34个R36mm的U形缺口，表面粗糙度值Ra = 3.2 μm·m，地脚螺栓中心圆直径公差、相邻两孔弦长公差、任意两孔弦长公差均为2mm。U型槽口主要用于连接地脚螺栓的工艺通孔，加工工艺不高。按原工艺方法，采用划线→在上方环板上钻螺栓工艺孔→铣缺口的机械加工方法。加工质量稳定可靠，但加工周期长，效率低，不能满足实际生产需要。如果采用气割磨削，加工质量取决于操作者的经验和技能水平，而且加工质量不稳定，切割后磨削工作量大，只适合单件小批量生产。如果采用水切割、激光切割等方法，由于零件形状大、成本高，无法满足生产需要。根据设计图样加工的技术要求和操作条件，决定采用仿形加工。

3设备选择

零件由普通碳素结构钢Q235-B制成，这是裙部零件的常用材料。根据零件的加工特点和技术要求，选用CG2-150仿形刀进行加工。是利用仿形原理生产的低碳合金钢板高效半自动气割专用切割设备。采用机械结构，适用于普通低合金材料中厚板的切割和批量生产。该设备由高强度铝锭精密铸造而成，主要由机体、主轴、仿形机构、模板夹紧装置、割炬和底座等组成。它具有体积小、重量轻、切割表面质量好、切割精度高、切割范围广、生产效率高的优点。

4工艺流程

4.1模具加工

因为复制工艺主要以模具为基础，所以需要制造出符合要求的模具。一般机械加工或线切割时，模板厚度为> > 8mm，材料采用普通碳素结构钢，以加强磁性。模具表面粗糙度略大于工件，使触头与模具之间有足够的摩擦力(10 ~ 50 N)。如果模具接触面的粗糙度值小，就容易打滑。磁辊与模板的接触面必须配合好，否则会降低模板的吸附力。如图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《无公差的线性和角度尺寸公差》中的下公差处理。为了保证质量和进度，采用线切割的方法进行加工，在工件中心加工一个φ10mm的安装工艺孔，便于在仿形刀上安装。

4.2操作前的准备

为保证设备的平衡，将配重配重的两根平衡杆插入齿轮箱下部的孔中，并用螺钉固定；接通AC220V电源，保证设备的用电需求；将带φ8mm橡胶管的气体分配器通过减压阀连接到氧气和乙炔上，并用夹子将接头密封，以防漏气。由于要切割的板材厚度为50mm，选择3号割嘴安装在割炬上，拧紧螺母，使接触部分配合良好，保证密封和连接强度。检查割炬的射吸性能和风线是否完好，调整预热火焰的能率。

4.3设备定位

为了防止设备的偏差导致加工误差，必须以平衡的方式将机器固定在切割材料上。平面度由安装在机器底座四角并能自由移动的球形螺柱来调节，机器通过调节螺钉来稳定和保持水平，以确保切割面与工件垂直。

4.4模板固定

固定模板的具体操作步骤如下:①拆除原长螺栓，清洗固定模板，去除表面污渍、毛刺等。，将螺栓从下向上穿过工艺孔。②将专用垫圈放在模板上，并与设备套筒连接。③将六角头螺栓从底部装入带孔的螺栓孔中。④在六角头螺栓上再放一个垫圈，然后拧紧螺母，防止模板横向移动。

4.5处理步骤

裙座环板U形槽口的具体加工步骤如下。

1)将待切割表面的油污、铁锈等杂质清理干净，将加工好的内外圆模具水平放置在离地面100 ~ 150 mm处，使工件下方有一定的空隙，有利于熔渣的吹除。由于工件较大，采用划线来确定加工中心和外形尺寸。环板厚度为50mm，选择3号喷嘴调整切割技术参数。氧气压力为0.8 ~ 1.0 MPa，乙炔压力为0.06Mpa

2)连接机头，先打开乙炔阀，再微开氧气阀点火，调节高压氧，观察风线是否完好。风线从割炬嘴喷出一定长度，焰心呈浅蓝白色，温度较高，是顺利切割的决定性因素。

3)切割。起始点选择在切割件的边缘。首先，用预热火焰加热金属。当预热为鲜红色时，将火焰移至边缘以外。同时，慢慢打开切割氧气阀，在加工前将其与风线对齐并准确定位。操作人员应目视检查对中位置是否在安全区域的中心，误差应控制在1.5毫米以内..根据零件材料和加工要求选择合适的切削速度；如果切割速度太快，钢板切不透；如果切割速度过慢，切割后容易粘在一起。由于工件的切削面比较小，切削速度应在30 ~ 50 mm/min 。加工过程中，密切观察切割线和定位线是否完全重合，如有偏差及时调整。对第一次加工的U型槽口进行自检、互检和专检，待外形尺寸和公差符合要求后，再进行后续加工。如有偏差，应及时调整工艺参数，保证加工质量。基板处理完毕后，关闭电源、气源等。，并清理工作现场。

U形槽口的加工时间为20min。实践表明，φ36mm的34个U形槽口加工质量稳定可靠，与传统加工方法相比节省了大量加工时间。用游标卡尺和卷尺分别检测了U型槽的外形尺寸和相关尺寸，完全满足设计要求。

5结束语

仿形技术在压力容器领域的广泛应用证明，它是一种可靠而高效的加工方法。该设备结构简单，操作方便，适用于大型非标件的现场加工和批量生产。公司加工的批量设备，如裙底板、吊耳、筋板、加强环等压力容器附件如再生塔、分离器、回收罐、废水冷却器等均采用仿形切割机加工，不仅节省了大量外购成本，提高了设备利用率，而且加工质量稳定，缩短了设备制造周期。