小型化GIS-CB罐体翻孔工艺与模具设计.pdf

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1、模具工业2011年第37卷第lO期43小型化GIS．CB罐体翻孔工艺与模具设计张吻(正泰电气股份有限公司高压开关事业部，上海201614)摘要：分析了大直径管材翻孔成形工艺特点，以126kV小型化GIS—CB罐体的翻孔成形为例，进行了翻孔工艺参数计算，介绍了模具结构与工作过程。实践证明，零件采用翻孔工艺生产可改善电场分布，为自动焊接提供工艺保证，提高经济效益。关键词：管材；罐体；翻孔模；工艺中图分类号：TG385。2文献标识码：B文章编号：1001—2168(2011)1o-oo43—04Flangingdieforsmall-·sizedGIS·-CBtankbodyZHANGYan

2、g(HighVoltageSwitchCompany，CHINTElectricCo．，Ltd，Shanghai201614，China)Abstract：Taldngtheflangingformingofasmall—sized126kVGIS-CBtankbodyasexam-ple，thecharacteristicofflangingprocessoflargediameterpipeswasstudied．Theflangingprocessparameterswerecalculatedandthediestructureandworkprocedurewereprese

3、nted．ThetechniqueCanimproveKeywords：pipe：tankbody；flangingdie；processparametersl引言一刊在管材塑性加工中，将管壁上预孔的边缘弯曲击7mIi~514II成一定角度(大多是90。)的直壁加工工艺称为翻孔一＼＼＼／＼—／一加：=亡。带预孔的管坯翻孔后，主要用于连接支管]。0一在GIS(气体绝缘金属封闭开关设备)中，CB罐，一一_、＼／一、一体将额定电流为3150A的进出线导体及灭弧室完一l击5'14Il西5'14lV0、全密闭在约O．65MPa压力的SF气室中，起到与外界3454-044．5V、绝缘、绝磁的作用，

4、要求可靠性指标高，年漏气率<16804-l’中0．5％，维护周期12~20年。为了获得最佳电场，缩图1小型化GIS．CB罐体小零件体积，罐体通常采用翻孔结构，该结构还可获得理想的环缝对接I型焊缝，为自动焊接支管提翻孔相比，尽管形状不同，但就翻孔变形性质而言，供必要的工艺保证。二者几乎完全一样，因此前者也可按板料冲孔、翻以下以图1所示126kV小型化GIS．CB罐体的孔的变形原理分析。翻孔为例，进行翻孔工艺分析、工艺参数计算及模将圆柱体管壁的预孔向外翻孔时，翻孔变形区具结构设计，保证零件尺寸完全达到设计要求。罐的应力、应变状态如图2所示。体材料为防锈铝板5A02一H112，料厚15mm。

5、圆柱体管壁在翻孔成形过程中，预孔直径不断增大，直至成形结束后扩大为直径d的竖直边2大直径管材翻孔工艺分析缘。变形区材料主要受切向拉应力的作用而产在圆柱体管壁上开孔、翻孔与在平板上开孑L、生切向拉应变￡，使切向伸长变形。愈靠近孔边缘的金属，切向拉应力、拉应变愈大，壁厚变薄愈严收稿日期：2011-06—09。重。径向由于受凸模摩擦，较小；厚向应力忽略作者简介：张吻(1972一)，男，河南洛阳人，工程师，主要从事高不计，视为平面应力状态u1。压开关零件工艺设计，地址：上海市松江区文合路1255号正泰电圆柱体管壁的翻孔变形为伸长类变形，当切向气高压开关事业部，(电话)021—67777777—

6、82037，(电子信箱)zhyang@chint．corn。拉应变￡大到一定程度时，翻孔的边缘处会产生变模具工业2011年第37卷第l0期直径为B，显然A>B。冈此可以将翻孔前管材的预孔视为近似椭圆，定义预孔的长轴为A，短轴为B，且板材弯曲理论中、的计算均与管材直径、翻孔赢径、料厚、翻孔高度、翻孔圆角半径等有关。图3为翻孔前预孔长轴、短轴的变形示意图。(a)长轴变形图2翻孔变形区应力、应变状态薄、缩颈甚至破裂。因此，如何防止翻孔边缘破裂是翻孔成形的主要难题。翻孔后孔边缘的壁厚计算公式如下u：tt=t(do／d)(1)(b)短轴变形式中：t——翻孔后孔边缘壁厚，mm；t——翻孔前图3翻孔

7、预孔长轴、短轴的变形示意图管材壁厚，mm；d。——翻孑L前预孔直径，mm；d——翻孔直径(按中性层计算1，mm。现以图1中外径为10mm的翻孔为例展开预孔尺寸计算。3罐体备料及翻孔工艺流程由图l可见，零件中心线至10mm翻孔边缘罐体备料：选外形尺寸为1730mm×2402高度为415mm，考虑到零件翻孔后的孔边缘高度需mm×15mm的防锈铝板5A02一H112，通过剪料、铣用机加：I：方式修平整，现预留5mm余量，取高度为坡口、滚圆、焊接、打磨