百万伏超高压输变壳体变径筒制作工艺及其制作模具.pdf

本发明公开了一种百万伏超高压输变壳体变径筒制作工艺及其制作模具，其制作工艺包括以下步骤：一、制作平封头：下料、压制成型和切边处理；二、对平封头进行翻边处理：划线、切割、打磨、翻边和去除余量。其制作模具包括制作平封头的加压成型模具和与加压成型模具配套使用的翻边处理模具；加压成型模具包括凸模、拉环和压边圈；翻边处理模具包括外部结构尺寸与变径筒底部翻边口内径尺寸相对应的上模和内部结构尺寸与变径筒外部结构尺寸相对应的下模。本发明方法步骤简单可行、模具结构设计合理且所制造变径筒质量高，采用先压平封头再开口翻边的制作工艺有效解决了传统制作工艺存在的制作难度大、外形尺寸不好掌握、产品缺陷概率高等问题。

1.  一种百万伏超高压输变壳体变径筒制作工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤：
步骤一、制作平封头(2)，其制作过程包括如下：

101、  下料：根据需加工成型变径筒(1)的结构尺寸确定需加工制作平封头(2)的结构尺寸，再根据平封头(2)的结构尺寸确定出下料尺寸，之后进行下料；所述平封头(2)为带底圆筒且所述圆筒的底面与其侧壁间的过渡角为圆弧状，所述圆筒的内径、外径、壁厚和所述过渡角的弧度及尺寸均与需加工成型变径筒(1)的结构尺寸相对应；

102、  压制成型：采用模压机和安装在所述模压机上的加压成型模具对步骤101中所下料进行压制成型，并获得平封头(2)的初步产品；所述成型模具的结构与所述平封头(2)结构相对应；步骤101中所下料为制作平封头(2)所用的原坯料；

103、  切边处理：采用切割设备切除所述初步产品上的毛边，并获得平封头(2)的成品；
步骤二、对平封头(2)进行翻边处理，其翻边处理过程如下：

201、  划线：按照变径筒(1)的结构尺寸，确定变径筒(1)底部翻边口的尺寸，并在平封头(2)的成品底部相应划出翻边口开孔线；

202、  切割：采用切割设备沿所述翻边口开孔线进行切割，并去除平封头(2)的成品底部所述翻边口开孔线内的相应部分后，即完成翻边口的开口处理，并获得开口后的平封头(2)；

203、  打磨：采用打磨工具对所述开口后的平封头(2)上的翻边口进行打磨处理；

204、  翻边：采用翻边机和安装在所述翻边机上的翻边处理模具对经打磨处理后的平封头(2)进行翻边处理，并获得变径筒(1)的初步成型产品；

205、  去除余量：采用机加工设备去除所述变径筒(1)的初步成型产品上下两端的加工余量后，便获得变径筒(1)的成型产品。

2.  按照权利要求1所述的百万伏超高压输变壳体变径筒制作工艺，其特征在于：步骤102中所述的对步骤101中所下料进行压制成型之前，需先将步骤101中所下料放入加热炉中进行加热退火处理；且进行压制成型过程中，需分多次对步骤101中所下料进行压制且每次压制完成后需采用加热烘枪对所下料进行一次现场均匀加热，一次现场均匀加热完后再进行下一次压制，即对步骤101中所下料采用边加热边压制的压制成型方式进行压制成型。

3.  按照权利要求1或2所述的百万伏超高压输变壳体变径筒制作工艺，其特征在于：步骤204中所述的进行翻边处理时，需分多次对经打磨处理后的平封头(2)进行翻边处理，且每次翻边处理完成后需采用加热烘枪对所述平封头(2)进行一次现场均匀加热，一次现场均匀加热完后再进行下一次翻边处理，即对平封头(2)采用边加热边进行翻边的方式进行翻边处理。

4.  按照权利要求2所述的百万伏超高压输变壳体变径筒制作工艺，其特征在于：所述加热烘枪为乙炔割枪。

5.  按照权利要求1或2所述的百万伏超高压输变壳体变径筒制作工艺，其特征在于：步骤102中所述的模压机为油压机。

6.  按照权利要求1或2所述的百万伏超高压输变壳体变径筒制作工艺，其特征在于：步骤103和步骤202中所述的切割设备均为等离子切割机；步骤205中所述的机加工设备为车床。

7.  按照权利要求2所述的百万伏超高压输变壳体变径筒制作工艺，其特征在于：步骤102中所述的对所下料进行现场均匀加热时，加热温度为350℃～390℃。

8.  按照权利要求3所述的百万伏超高压输变壳体变径筒制作工艺，其特征在于：步骤204中所述的对经打磨处理后的平封头(2)进行现场均匀加热时，加热温度为350℃～390℃。

9.  一种实现如权利要求1所述的百万伏超高压输变壳体变径筒制作工艺所用的制作模具，其特征在于：包括制作平封头(2)的加压成型模具和与所述加压成型模具配套使用且对所制作平封头(2)进行翻边处理的翻边处理模具；所述加压成型模具包括安装在模压机的上工作台上且外形尺寸与平封头(2)的内腔结构尺寸相对应的凸模(3)、安装在模压机的下工作台上且内径尺寸与平封头(2)的外径尺寸相对应的拉环(4)和安装在模压机的上工作台上且压制时压在平封头(2)所用原坯料正上方的压边圈(5)，所述凸模(3)、拉环(4)和压边圈(5)配套使用且压制过程中三者分别位于平封头(2)所用原坯料的上方内侧、下方外侧和上表面上，所述凸模(3)为圆柱状且其底部外边沿为经过倒圆处理的圆弧状底边，所述拉环(4)的形状为圆环状，所述压边圈(5)的形状为圆饼状；所述翻边处理模具包括外部结构尺寸与需加工成型变径筒(1)底部翻边口的内径尺寸相对应的上模(6)和内部结构尺寸与需加工成型变径筒(1)的外部结构尺寸相对应的下模(7)，所述上模(6)和下模(7)均安装在翻边机上且二者配套使用，所述上模(6)位于下模(7)正上方且翻边处理过程中上模(6)和下模(7)分别位于被加工平封头(2)的内侧和外侧。

10.  按照权利要求9所述的百万伏超高压输变壳体变径筒的制作模具，其特征在于：所述凸模(3)为空心结构且其包括外圆筒体(3-1)、内圆筒体(3-2)以及均匀布设在外圆筒体(3-1)和内圆筒体(3-2)间的多个连接件(3-3)；所述上模(6)为空心结构且其外部形状为圆锥状，上模(6)包括圆锥状外壳(6-1)和均匀布设在圆锥状外壳(6-1)内部的多个加固件(6-2)。

百万伏超高压输变壳体变径筒制作工艺及其制作模具
技术领域
本发明属于变径筒加工制作技术领域，尤其是涉及一种百万伏超高压输变壳体变径筒制作工艺及其制作模具。
背景技术
百万伏超高压输变电工程在我国现有输变电工程中是电压级别最高的，百万伏超高压输变壳体是该体系的关健部件之一，而变径筒又是百万伏超高压输变壳体的关键配件，因而变径筒的制作成为超高压输变壳体成功制造的前提条件。传统工艺制作变径筒时，主要采用旋压工艺，不仅制作难度大，外形尺寸不好掌握，而且需增加一条焊缝，从而增大了产生壳体缺陷的概率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种工艺步骤简单、加工制作成本低且操作简便、可操作性强的百万伏超高压输变壳体变径筒制作工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种百万伏超高压输变壳体变径筒制作工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤：
步骤一、制作平封头，其制作过程包括如下：
101、下料：根据需加工成型变径筒的结构尺寸确定需加工制作平封头的结构尺寸，再根据平封头的结构尺寸确定出下料尺寸，之后进行下料；所述平封头为带底圆筒且所述圆筒的底面与其侧壁间的过渡角为圆弧状，所述圆筒的内径、外径、壁厚和所述过渡角的弧度及尺寸均与需加工成型变径筒的结构尺寸相对应；
102、压制成型：采用模压机和安装在所述模压机上的加压成型模具对步骤101中所下料进行压制成型，并获得平封头的初步产品；所述成型模具的结构与所述平封头结构相对应；步骤101中所下料为制作平封头所用的原坯料；
103、切边处理：采用切割设备切除所述初步产品上的毛边，并获得平封头的成品；
步骤二、对平封头进行翻边处理，其翻边处理过程如下：
201、划线：按照变径筒的结构尺寸，确定变径筒底部翻边口的尺寸，并在平封头的成品底部相应划出翻边口开孔线；
202、切割：采用切割设备沿所述翻边口开孔线进行切割，并去除平封头的成品底部所述翻边口开孔线内的相应部分后，即完成翻边口的开口处理，并获得开口后的平封头；
203、打磨：采用打磨工具对所述开口后的平封头上的翻边口进行打磨处理；
204、翻边：采用翻边机和安装在所述翻边机上的翻边处理模具对经打磨处理后的平封头进行翻边处理，并获得变径筒的初步成型产品；
205、去除余量：采用机加工设备去除所述变径筒的初步成型产品上下两端的加工余量后，便获得变径筒的成型产品。
上述步骤102中所述的对步骤101中所下料进行压制成型之前，需先将步骤101中所下料放入加热炉中进行加热退火处理；且进行压制成型过程中，需分多次对步骤101中所下料进行压制且每次压制完成后需采用加热烘枪对所下料进行一次现场均匀加热，一次现场均匀加热完后再进行下一次压制，即对步骤101中所下料采用边加热边压制的压制成型方式进行压制成型。
上述步骤204中所述的进行翻边处理时，需分多次对经打磨处理后的平封头进行翻边处理，且每次翻边处理完成后需采用加热烘枪对所述平封头进行一次现场均匀加热，一次现场均匀加热完后再进行下一次翻边处理，即对平封头采用边加热边进行翻边的方式进行翻边处理。
所述加热烘枪为乙炔割枪。
上述步骤102中所述的模压机为油压机。
上述步骤103和步骤202中所述的切割设备均为等离子切割机；步骤205中所述的机加工设备为车床。
上述步骤102中所述的对所下料进行现场均匀加热时，加热温度为350℃～390℃。
上述步骤204中所述的对经打磨处理后的平封头进行现场均匀加热时，加热温度为350℃～390℃。
同时，本发明还提供了一种结构设计合理、加工制作及安装布设方便且制作成本低、加工质量好的百万伏超高压输变壳体变径筒的制作模具，其特征在于：包括制作平封头的加压成型模具和与所述加压成型模具配套使用且对所制作平封头进行翻边处理的翻边处理模具；所述加压成型模具包括安装在模压机的上工作台上且外形尺寸与平封头的内腔结构尺寸相对应的凸模、安装在模压机的下工作台上且内径尺寸与平封头的外径尺寸相对应的拉环和安装在模压机的上工作台上且压制时压在平封头所用原坯料正上方的压边圈，所述凸模、拉环和压边圈配套使用且压制过程中三者分别位于平封头所用原坯料的上方内侧、下方外侧和上表面上，所述凸模为圆柱状且其底部外边沿为经过倒圆处理的圆弧状底边，所述拉环的形状为圆环状，所述压边圈的形状为圆饼状；所述翻边处理模具包括外部结构尺寸与需加工成型变径筒底部翻边口的内径尺寸相对应的上模和内部结构尺寸与需加工成型变径筒的外部结构尺寸相对应的下模，所述上模和下模均安装在翻边机上且二者配套使用，所述上模位于下模正上方且翻边处理过程中上模和下模分别位于被加工平封头的内侧和外侧。
所述凸模为空心结构且其包括外圆筒体、内圆筒体以及均匀布设在外圆筒体和内圆筒体间的多个连接件；所述上模为空心结构且其外部形状为圆锥状，上模包括圆锥状外壳和均匀布设在圆锥状外壳内部的多个加固件。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、工艺步骤简单、简单易行、投资成本低且操作简便，可操作性强，控制方便。
2、所加工成型的变径筒质量高，并且成品率高。
3、所需用的硬件设备少且简单。
4、所配套使用的制作模具结构设计合理，加工制作及使用操作简便，并且加工制作及使用成本低。
5、设计新颖且实用价值高，采用采用先压平封头，再开口翻边的变径筒制作工艺，不仅制作方法简单，不需要焊接，而且大幅提高了产品成品率和质量，降低了生产成本，实现了变径筒的大规模、高质量批量产业化生产。
6、适用范围广，本发明能有效推广适用至其它变径筒的精确加工制造领域。
综上所述，本发明方法步骤简单可行、模具结构设计合理且所制造变径筒质量高、使用效果好，采用先压平封头，再开口翻边的制作工艺，不但解决了上述问题，在提高产品成品率和质量的同时，也大幅度降低了生产成本，因而克服了传统超高压变电壳体变径筒制作工艺所存在的制作难度大、外形尺寸不好掌握、所生产产品缺陷概率高等诸多问题。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的制作工艺流程图。
图2为本发明所加工平封头的结构示意图。
图3为本发明制作平封头所用凸模的结构示意图。
图4为本发明制作平封头所用拉环的结构示意图。
图5为本发明制作平封头所用压边圈的结构示意图。
图6为本发明翻边处理所用上模的结构示意图。
图7为本发明翻边处理所用下模的结构示意图。
图8为本发明所制作百万伏超高压输变壳体变径筒的剖面图。
图9为本发明所制作百万伏超高压输变壳体变径筒的立体图。
附图标记说明：
1-变径筒；        2-平封头；        3-凸模；
3-1-外圆筒体；    3-2-内圆筒体；    3-3-连接件；
4-拉环；          5-压边圈；        6-上模；
6-1-圆锥状外壳；  6-2-加固件；      7-下模。
具体实施方式
如图1所示的一种百万伏超高压输变壳体变径筒制作工艺，包括以下步骤：
步骤一、制作平封头2，其制作过程包括如下：
101、下料：根据需加工成型变径筒1的结构尺寸确定需加工制作平封头2的结构尺寸，再根据平封头2的结构尺寸确定出下料尺寸，之后进行下料；所述平封头2为带底圆筒且所述圆筒的底面与其侧壁间的过渡角为圆弧状，所述圆筒的内径、外径、壁厚和所述过渡角的弧度及尺寸均与需加工成型变径筒1的结构尺寸相对应。
本实施例中，所下料为厚度为20mm的5083铝板且所述铝板处于退火状态。实际加工制作时，也可根据实际具体需要，选用其它相应材料进行下料。
102、压制成型：采用模压机和安装在所述模压机上的加压成型模具对步骤101中所下料进行压制成型，并获得平封头2的初步产品；所述成型模具的结构与所述平封头2结构相对应；步骤101中所下料为制作平封头2所用的原坯料。所加工成型的平封头2结构见图2。
本实施例中，对步骤101中所下料进行压制成型之前，需先将步骤101中所下料放入加热炉中进行加热退火处理；且进行压制成型过程中，需分多次对步骤101中所下料进行压制且每次压制完成后需采用加热烘枪对所下料进行一次现场均匀加热，一次现场均匀加热完后再进行下一次压制，即对步骤101中所下料采用边加热边压制的压制成型方式进行压制成型。并且所述加热烘枪为乙炔割枪，所述模压机为油压机。同时，对所下料进行现场均匀加热时，加热温度为350℃～390℃。
具体而言：首先在加热炉中对下好料的铝板进行加热，温度加热至350℃～390℃时，装在油压机上进行拉伸，由于该平封头2的拉伸深度较大，且材料为20mm厚度的5083铝板，为确保在拉伸过程，平封头2不被拉裂，拉伸过程必须是：每次拉伸一段，停下来，用乙炔割枪对平封头2进行现场加热，加热过程中，平封头2放在油压机上不动，注意加热时平封头2各部位要受热均匀，加热好以后，再对平封头2进行拉伸，这样经多次拉伸和多次加热，最终将平封头2拉伸到所需尺寸。
103、切边处理：采用切割设备切除所述初步产品上的毛边，并获得平封头2的成品。
本实施例中，所采用的切割设备为等离子割枪。
步骤二、对平封头2进行翻边处理，其翻边处理过程如下：
201、划线：按照变径筒1的结构尺寸，确定变径筒1底部翻边口的尺寸，并在平封头2的成品底部相应划出翻边口开孔线。
202、切割：采用切割设备沿所述翻边口开孔线进行切割，并去除平封头2的成品底部所述翻边口开孔线内的相应部分后，即完成翻边口的开口处理，并获得开口后的平封头2。
本实施例中，所采用的切割设备为等离子割枪。
203、打磨：采用打磨工具对所述开口后的平封头2上的翻边口进行打磨处理。
204、翻边：采用翻边机和安装在所述翻边机上的翻边处理模具对经打磨处理后的平封头2进行翻边处理，并获得变径筒1的初步成型产品。
本实施例中，进行翻边处理时，需分多次对经打磨处理后的平封头2进行翻边处理，且每次翻边处理完成后需采用加热烘枪对所述平封头2进行一次现场均匀加热，一次现场均匀加热完后再进行下一次翻边处理，即对平封头2采用边加热边进行翻边的方式进行翻边处理。并且所述加热烘枪为乙炔割枪，同时对经打磨处理后的平封头2进行现场均匀加热时，加热温度为350℃～390℃。且翻边处理之前，需同时在平封头2与所述翻边处理模具的接触面上涂抹润滑油。
205、去除余量：采用机加工设备去除所述变径筒1的初步成型产品上下两端的加工余量后，便获得变径筒1的成型产品。所加工成型变径筒1的结构详见图8和图9。
本实施例中，所述机加工设备为车床。
本发明所述的百万伏超高压输变壳体变径筒制作模具包括制作平封头2的加压成型模具和与所述加压成型模具配套使用且对所制作平封头2进行翻边处理的翻边处理模具。结合图3、图4及图5，所述加压成型模具包括安装在模压机的上工作台上且外形尺寸与平封头2的内腔结构尺寸相对应的凸模3、安装在模压机的下工作台上且内径尺寸与平封头2的外径尺寸相对应的拉环4和安装在模压机的上工作台上且压制时压在平封头2所用原坯料正上方的压边圈5，所述凸模3、拉环4和压边圈5配套使用且压制过程中三者分别位于平封头2所用原坯料的上方内侧、下方外侧和上表面上，所述凸模3为圆柱状且其底部外边沿为经过倒圆处理的圆弧状底边，所述拉环4的形状为圆环状，所述压边圈5的形状为圆饼状。结合图6、图7，所述翻边处理模具包括外部结构尺寸与需加工成型变径筒1底部翻边口的内径尺寸相对应的上模6和内部结构尺寸与需加工成型变径筒1的外部结构尺寸相对应的下模7，所述上模6和下模7均安装在翻边机上且二者配套使用，所述上模6位于下模7正上方且翻边处理过程中上模6和下模7分别位于被加工平封头2的内侧和外侧。
本实施例中，所述凸模3为空心结构且其包括外圆筒体3-1、内圆筒体3-2以及均匀布设在外圆筒体3-1和内圆筒体3-2间的多个连接件3-3。所述上模6为空心结构且其外部形状为圆锥状，上模6包括圆锥状外壳6-1和均匀布设在圆锥状外壳6-1内部的多个加固件6-2。
实际加工制作过程中，在压制成型平封头2时，所述加压成型模具需与油压机配合使用。所述凸模3通过螺栓连接在油压机的上工作台上，凸模3的外形尺寸确定了平封头2的内腔尺寸；所述拉环4呈环状且其通过止口定位，放在油压机的下工作台上，拉环4的内径尺寸确定了平封头2的外径尺寸；所述压边圈5呈圆饼状且其通过止口和压板连接在油压机的上工作台上，拉伸时，压边圈5压在工件即平封头2的上表面上，提到防止工件边沿起皱的作用。在对平封头2进行翻边处理时，所述上模6通过螺栓连接在翻边机的横梁上且其的外径尺寸确定了变径筒1底部翻边口的内径尺寸；所述下模7通过外径定位放在翻边机的工作台上且其内径形状和尺寸确定了变径筒的外形和尺寸。并且采用翻边处理模具进行翻边处理之前，需同时在平封头2与上模6的接触面上涂抹机油进行润滑。本实施例中，所述凸模3整体为底部外边沿经过倒圆处理的圆柱状铸件，上模6为外部形状为圆台状的铸件。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。