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机库屋盖架空心钢球胎具制作

1 工程概况 乌鲁木齐地窝堡国际机场扩建工程是国家和自治区重点建设项目，其中101维修机库是其重淮安要组成部分。机库屋盖采用大跨度钢结构桁架和焊接空心球节点架两种结构形式组成，由中国航空工业规划设计研究院设计。架平面尺寸进深86m、跨度115m，可同时停放两架伊尔86大型客机进行维修，堪称西北第一跨；架总重800余t，其中空心钢球总数达200t。架由陕西机械化施工公司安装，空心钢球由新疆工业设备安装公司制作，由于φ500mm × 25mm、材料 16Mn的空心钢球当时在新疆地区尚无厂家生产，我公司须研制、设计一套模具以满足工程需要。2 空心钢球胎具结构及使用性能 冲压模具的球胎原设计方案为整体铸钢件，其具有结构紧凑、使用稳定性好的特点，但因成本过高改为用860mm钢板组焊而成（图1）。为保证焊接质量和模具使用安全性能要求，所有主立板、副立板与加强筋板之间的焊接均要求加工双面坡口，坡口必须光洁、平整，表面上的铁屑、氧化皮。油、锈和水污等必须清理干净。焊工必须持证上岗，具有焊接资格。所有焊缝要全焊透，均进行外观检查，不得有裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊瘤，并应符合《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81－－91）标准，检查合格后经消除变形进行机加工后达到使用精度。 在加工前，为了简化工艺、降低成本、方便机床加工操作，须分片进行加工。球胎首先由龙门目前材料实验机刨床加工好平面，而球胎托盘由立车加工到规定尺寸(900mm ×80mm）并划线钻出 M16螺孔后用专用夹具与底座固定后进行焊接。为减少焊接变形，采用交叉对称焊接木工锯片方法，全部焊接完待冷却后卸去专用夹具，模具不会变形。球胎底座由底板（1200mm ×1200mm）、球胎托盘彻以φ900mm×80mm）、 2块主立板（ 120除垢剂0mm×500mm)、2块副立板2015年和6块加强筋板组成。球胎下模与球胎托盘为间隙配合采用标准为φ80mH11h11，用Mg螺栓连接，并可根据工程需要调换球胎下换，调换范围为φ400mm－φ600 mm之间的多种规格空心钢球，扩大了模具使用范围，起到了一模多用的作用，降低了生产成本。球胎下模材料为45#钢，经热处理达HRC52－56；球胎上模由球铁（QT）铸成，为加强模头强度，内部采用十字筋板，既增加了抗压强度又减轻了模具质量。模具压制采用落料法，成型后半球直接从两主立板间取出，模具不用压迫圈，因为根据经验公式 t／D×100＞ 2时，半球毛坯压制时不会起皱，所以使用模具时坯料定位准确，操作方便。值得注意的是，在压制半球毛胚时，胚料必须加热至720℃以上，有二点作用，一是减小工作压力，二是减小钢板回弹，保持成型准确。因为球皮下料尺寸较大（φ700mm），所以又用钢板焊制了一台焦碳加热炉加热半球胚料，一次加热10余片，时间约30分钟。3 试验结果及分析 模具试验设备为 1000t四柱液压机，半球一次冲压成型，经组对后检查钢球直径①5加达，圆度。2mm，达到模具设计要求和《架结构工程质量检验评定标同小型弹簧实验机1样准》（JGJ78－－91）的标准。在压制过程中，球皮在拉伸作用下变装载设备薄，减薄量超标，后经特殊工艺处理使减薄量控制在规范之内，对此也积累了经验。半球组对后，用二氧化碳气体保护焊打底，埋弧自动焊盖面见图2，此方法在全国同行中处于领先水平，经无损检验其焊接质量符合《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205—95）规定的H回2焊接示意图级标准。成品经冶金部建筑研究总院工程结构试验室进行破坏性试验（6个抗拉、6个抗压），根据（冶金质检（结试）字（96）第24号检验报告》各项性能全部合格。整套模具的设计制作从简化工艺、降低成本的原则考虑，从加工一装配一试制一生产一检验和试验均保证质量，因此较快、较好地满足了工程需要，同时为新疆地区增加了一个新品种，开拓了市场，增加了企业效益。