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U型螺栓制作方法的改進與應用

U型螺栓制作方法的改進與應用

更新時間:2021-04-03 編輯:管理員

U型螺栓是常村礦井下生產隊組使用較多的構件, 所使用材料幾乎都是低碳鋼, 對使用強度要求不高, 通常情況, 礦內部對其進行加工制作。機修廠傳統U型螺栓加工制作方式工序繁瑣, 浪費人力, 現為改變以往低效的加工制作模式, 針對所存在的問題和不足, 提出了改進措施和辦法, 對其進行改進, 達到了簡化作業流程, 提高工作效率的目的, 取得了較好的實際應用效果, 同時也積極響應了礦上降本增效的理念, 最大限度地使用場地有效條件, 不折不扣地降低成本。

1、改進前U型螺栓加工過程

常村礦機修廠在制作U型螺栓時, 采用氣割加熱的方法, 將車好的雙頭螺柱加熱到紅燭狀態, 用C2H2和O2混合氣燃燒的火焰噴射, 即2C2H2+5O2=4CO2+2H2O, 釋放大量熱進行快速加熱, 然后人工彎制, 最后進行淬火處理, 立即噴水冷卻, 彎曲部位淬硬深度為2 mm~6 mm, 否則會引起表面嚴重變形開裂, 影響使用價值。

1.1 U型螺栓使用用途

U型螺栓是U型支撐裝置, 作安裝固定用, 一般使用在井下管道的固定, 鋼絲繩固定的場合。井下所需U型螺栓強度、精度要求不高, 符合使用要求就行。

1.2 U型螺栓的制作程序

具體方法是:

a) 提前下好一定長度的圓鋼料 (沖剪機上) ;

b) 車工將圓鋼料兩端分別車相等長度的螺紋, 即雙頭螺柱, 見圖1;

圖1 雙頭螺柱和U型螺栓

c) 將車好的圓鋼料放置在預定的工作臺上 (工作臺焊接有4個Φ30 mm×60 mm的圓柱, 圓柱間的間隙正好是雙頭螺柱直徑, 雙頭螺柱放置在圓柱間隙中) ;

d) 開啟O2-C2H2氣體瓶, 調節好割炬, 一人使用割炬對雙頭螺柱需彎曲部位進行加熱, 另一人手拿套筒, 套在螺紋絲杠一端用體力進行彎曲處理, 彎曲到垂直為止, 接著按相同方法對另一端彎曲處理;

e) 彎曲成型后, 見圖1, 進行淬火處理;

f) 對需打磨處理的打磨處理。

2、改進前U型螺栓加工存在的問題

原U型螺栓加工在下好圓鋼料后對其兩頭螺紋車制, 最后對其彎曲成型處理, 整個彎曲變形過程, 耗時費工, 效率低下。

在將車好兩頭螺紋的雙頭螺柱圓鋼彎曲時, 單人根本無法完成彎制, 往往需要2人~3人, 輪流操作, 氣割彎曲, 這樣就增加了人力成本, 最重要的是作業強度大。通常, 彎制1根U型螺栓所需時間大約4 min~6 min, 這樣做工作效率低, 作業人員處于高溫環境長時間操作會出現肺部與喉嚨疼痛, 主要是C2H2不完全燃燒時產生的CO氣體對身體的危害最大, 即C2H2+O2=2CO+H2, 因為CO氣體是一種無色、無嗅、無味、含劇毒的無機化合物氣體, 同時也不符合成本最優化、效益最大化目的。對此, 結合車間現狀, 就地取材, 按照簡單實用原則, 達到滿足加工需要, 也能符合井下作業的使用要求, 對U型螺栓加工的彎曲成形環節進行改進, 有效解決了上述問題。

3、U型螺栓彎曲成形改進思路
3.1 改進思路

U型螺栓尺寸大小不一致, 每次制作時都耗時費工, 針對這一情況, 決定設計制作一種靈活性較高的模具, 以方便快捷地適應不同尺寸U型螺栓的制作, 進而簡化作業流程, 提高作業效率。以往U型螺栓彎曲成形環節費時費力, 作業環境差, 現利用車間內閑置的液壓機 (液壓機參數:型號Y-50T, 系統壓力20MPa, 有效行程260 mm) , 對車好雙頭螺紋圓鋼進行沖壓, 這樣就需要設計制作1個彎曲成形模具, 見圖2。將一定長度的雙頭螺柱料放置在彎曲成形模具上, 通過調節可伸縮部位, 液壓機液壓缸帶動沖頭, 對其沖壓可以一次成型, 可迅速快捷地生產出所需U型螺栓, 同時也能夠達到井下作業使用要求。

3.2 調節原理

為了能夠生產不同寬度的直角U形螺栓, 適應井下作業中的不同使用要求, 在壓力機模具定位孔上設計安裝1個可伸縮性成型調節裝置, 也就是通過調節兩端螺柱控制兩軸承間距離, 調節過程中確保左右兩側軸承與定位孔對稱。

4、U型螺栓彎曲成形改進方法

U型螺栓彎曲成形改進的具體做法如下:

圖2 彎曲成型模具
1.調節絲桿;2.支撐架;3.滾輪固定架;4.滾輪 (滾輪套和軸承配合組成) ;5.銷軸;6.結合螺紋套;7.底座;8.定位圓柱;9.沖頭

a) 下1塊620 mm×200 mm×20 mm (長×寬×高) 的底座, 并在其下方正中間焊接1個Φ50 mm×100 mm的圓柱, 用來與壓力機上的模具定位孔配合;

b) 車加工2個與軸承配合的圓形套, 安裝上軸承組成滾輪, 然后焊接制作2個開口方形槽, 方形槽兩側打孔, 安裝上滾輪后, 穿入銷子固定, 這就是所謂的滾輪固定座;

c) 下料制作沖頭 (與所需生產U型螺栓配合) ;也就是銑床加工1個方型塊, 在其低端截面銑成槽, 也就是凸模, 方形塊上部焊接1個螺紋套, 用來和壓力機的缸體部位螺紋柱通過螺旋結合, 沖頭是用來給雙頭螺柱施加向下的力;

d) 車加工2條Φ30 mm×250 mm絲杠, 絲杠旋轉通過底座上的螺紋調節支撐架, 其頂端與調節輪固定座通過螺紋連接;

e) 車加工2條銷軸, 用來固定滾輪與滾輪固定座的配合

5、U型螺栓彎曲成形改進后彎曲成形操作程序

U型螺栓彎曲成形改進后彎曲成形操作程序如下:

a) 把彎曲成形模具固定在壓力機底座上, 安裝好沖頭, 旋轉調節好絲杠, 使兩側滾輪與定位孔對稱;

b) 開啟液壓機, 空載運行5 min, 然后將雙頭螺柱放置在模具滾輪上方, 螺柱左右兩側與定位孔對稱, 接著按下液壓按鈕, 液壓缸帶動沖頭向下做活塞運動, 會將雙頭螺柱一次沖壓成型, 接著松手按鈕, 沖頭做回程運動, 將返回原點;

c) 將沖壓好的U型螺栓取下, 接著在將雙頭螺柱放置在模具上, 開始新的沖壓。

6、使用效果

其使用效果有以下幾方面:

a) 采用了可伸縮性沖壓成形模具后, 可以方便快捷地沖壓出不同尺寸的U型螺栓, 重要的是效率高, 也使閑置的液壓機有了用武之地;

b) 以往是使用人工進行彎曲加工, 至少需要2人, 改進后是使用液壓進行機械化沖壓, 單人就可以彎制沖壓了。以往人工氣割加熱彎制1根U型螺栓需要4min~6 min, 現在采用壓力機, 1 min就可以沖壓3根, 彎制環節效率提高了12倍~18倍, 極大地提高了作業效率, 同時也緩解了作業人員的疲勞強度, 能夠解決生產隊組的燃眉之急;

c) 采用了可伸縮性調節模具, 可以沖壓不同尺寸的U型螺栓, 通過調節模具左右側旋轉絲杠;

d) 以往人工氣割加熱彎曲環境惡劣, 忍受著高溫和有害氣體, 現在1人使用壓力機就可以作業, 不僅作業條件得到了改善, 減少了作業人員數量, 節省了人力成本。

7、結語

通過對U型螺栓制作方法的改進與應用, 顯著提高了經濟效益和安全效益。經濟效益:改造前, 生產制作方式比較落后, 費時耗功, 效率低下, 并且需要兩人參與作業。改造后, 使用了閑置的液壓壓力機, 采用了機加工, 單人就可以作業了, 并且效率高。安全效益:改造前, 需要使用割炬對雙頭螺柱進行加熱, 進而來彎曲變形, 這樣處于高溫作業環境, 容易燙傷, 勞動強度大。改造后, 不需要處于高溫環境, 避免了燙傷, 更重要的是降低了職工的勞動強度和安全事故率。通過在常村礦機修廠沖壓實踐應用, 采用了可伸縮性沖壓成型模具后, 可以加工不同尺寸大小的U型螺栓及U型卡, 具備小規模批量生產條件, 滿足生產隊組的需求, 大大地節約了勞動時間, 降低了作業人員的勞動強度, 提高勞動效率, 節約生產成本, 具有一定的推廣和使用價值。


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