摘 要：本文介紹了在某產(chǎn)品建造過程中難以加工的雙曲鋁板加工方法，并以導(dǎo)流罩為例，通過實際改造設(shè)備和制作工模，探究工藝流程、最終加工成型的過程。

關(guān)鍵詞：鋁質(zhì)雙曲板；導(dǎo)流罩；工模；冷加工

中圖分類號：U665.1 文獻標(biāo)識碼：A

1 前言

我公司建造的某特種船舶由于船體零件大部分為鋁質(zhì)，由于鋁的熔點只有660℃，熱加工當(dāng)金屬溫度達到或超過低熔點共晶溫度時容易產(chǎn)生過燒現(xiàn)象。過燒嚴(yán)重時表面呈現(xiàn)明顯的氧化色、密集小泡，顯微組織中出現(xiàn)晶界加粗或晶內(nèi)出現(xiàn)復(fù)熔共晶球，所以在加工雙曲鋁板時不能采用傳統(tǒng)的鋼質(zhì)加工工藝，先進行單曲率的冷加工然后進行水火彎板進行雙曲加工。所以雙曲鋁板加工就成為一個擺在某船建造過程中的難題，因此探討鋁質(zhì)雙曲板的加工方法就顯得非常有意義。

2 設(shè)計原理和思路

1）由于某產(chǎn)品導(dǎo)流罩曲線復(fù)雜，曲率變化大，且鋁板容易在工序中產(chǎn)生擦、劃傷等缺陷，結(jié)合生產(chǎn)實際需求決定采取一次成型冷壓技術(shù)。這就要求冷加工精度必須提高，而現(xiàn)有的160t油壓機精度和靈活度不能完全滿足生產(chǎn)需要，故首先需對油壓機進行改造以滿足生產(chǎn)需要；

2）對難加工的雙曲板導(dǎo)流罩進行數(shù)學(xué)放樣，將雙曲板展開后進行相應(yīng)的工模制作；

3）精度誤差分析。對加工過程中可能產(chǎn)生的各種誤差進行誤差分析，通過對各環(huán)節(jié)誤差分析結(jié)果進行過程控制，確保最后加工的成品符合精度和工藝要求；

4）將工模與改造后的油壓機進行匹配試驗，并應(yīng)用自己設(shè)計的易取易裝簡易裝置進行試加工，符合精度要求后進行正式加工。

3 實施步驟

3.1 油壓機的改造

1）手動操縱桿改為電動控制平臺

改造前，通過操縱手柄的往復(fù)運動，控制液壓油路的流量，達到增加或降低冷加工壓力的目的。該方式存在諸多弊端：

① 采取機械控制，使用時間稍長，零部件很容易產(chǎn)生漏油，維護困難，且影響油壓機的壓力穩(wěn)定性，時常達不到額定工作壓力；

② 采取機械零件進行壓力控制，動力傳輸速度較慢，生產(chǎn)過程中的壓力轉(zhuǎn)換等待時間長，難以提高冷加工的生產(chǎn)效率；

③ 利用機械手柄操縱，手柄的位置必須固定在設(shè)備的一側(cè)，無法隨生產(chǎn)的需要進行移動，當(dāng)需要加工一些比較大的零件的時候，會產(chǎn)生一個“角度盲區(qū)”，無法觀察到零件的加工情況，既影響工作效率，又存在一定的質(zhì)量和安全隱患。

改造后，手動操縱桿改為電動控制平臺，上述問題都迎刃而解。電動控制平臺，維護方便，不存在漏油情況，控制速度快，生產(chǎn)效率和精度得到了保證。

2）液壓箱及其管路改造

改造前，液壓箱及其管路全部在160t油壓機的主缸頂部，存在以下幾方面的不足：

① 維修困難，一旦發(fā)生故障，爬上爬下，存在安全隱患；

② 保養(yǎng)困難，液壓管路需要每天進行擦拭、維護，在設(shè)備頂部維護起來非常不方便，且存在安全隱患；

③ 閥件、接頭、儀表等位置容易飛落灰塵，由于在設(shè)備頂部，不能及時進行清除、擦拭，是造成設(shè)備故障、影響設(shè)備使用壽命的重要因素。

改造后，將主缸頂部改到地面，容易操作，設(shè)備保養(yǎng)、維護、維修比以前方便了，所以故障也就少了，既保證設(shè)備的使用壽命，又大大提高了冷加工的生產(chǎn)效率。

3）主缸活塞圈改為Y型活塞圈

改造前，主缸活塞圈為O型，必須是耐油、耐磨型的，但是在使用過程中，仍然時常由于磨損造成漏油、不暢而發(fā)生故障，給維護、保養(yǎng)帶來了較大的難度，同時也影響生產(chǎn)效率的穩(wěn)定和提高。

改為Y型后，這一問題得到了較好的解決。首先，Y型圈耐油、耐磨性更好，同樣的材料，由于運動順暢，磨損減輕了很多；又因為磨損減輕、與缸壁的接觸面積更大，所以漏油情況就大大減少了，對連續(xù)生產(chǎn)、保證冷加工的生產(chǎn)效率是非常有益的。

3.2 導(dǎo)流罩的數(shù)學(xué)放樣

利用藍圖數(shù)據(jù)將導(dǎo)流罩線形視圖畫出，根據(jù)機械制圖原理和SPD數(shù)學(xué)計算機放樣技術(shù)，導(dǎo)流罩雙曲板展開獲得縱向和橫向線形，將每個剖面線形進行木卡制作，屆時將用木卡檢驗?zāi)＞咦陨淼木€形。

3.3 精度誤差分析

加工過程中產(chǎn)生的精度誤差，主要有幾點：

1）油壓機的操控誤差

加工過程中主要是通過油壓機和自制的工模完成的。因此，油壓機操作的誤差對鋁板冷加工精度影響較大，故對油壓機進行改造是很有必要的。

2）模具的幾何誤差

模具誤差對鋁板冷加工精度的影響也是很大的。采用壓角模具加工時，模具的磨損會直接影響外板的加工精度，且上下模具大小和線形直接決定鋁板加工大小和線形。因此，采用等離子切割機數(shù)控下料，將切割精度控制在2mm范圍內(nèi)。

3）樣板變形產(chǎn)生的誤差

由于樣板的制作都是由人工進行手工制作的，因此其本身就不可避免存在誤差，并且由于樣板的長期使用，使樣板受到磨損而影響其精度，從而使產(chǎn)品的加工精度降低。因此要求現(xiàn)場作業(yè)人員在操作過程中要做到輕拿輕放，妥善保管樣板，對于經(jīng)常使用的樣板進行精度報驗，從而減少人為因素對精度的影響。

4）工藝系統(tǒng)受力變形產(chǎn)生的誤差

加工過程中由于鋁板剛度相對于油壓機、模具來說比較低，在壓力的作用下，鋁板由于剛度不足而引起的變形對加工精度的影響就比較大。因為變形與載荷不成線性關(guān)系，加載曲線和卸載曲線不重合，卸載曲線滯后于加載曲線。兩曲線線間所包容的面積就是加載和卸載循環(huán)中所損耗的能量，它消耗了摩擦力所做的功和接觸變形功。第一次卸載后，變形恢復(fù)不到第一次加載的起點，這說明有殘余變形存在，經(jīng)多次加載卸載后，加載曲線起點才和卸載曲線終點重合，殘余變形才逐漸減小到零。

3.4 工模制作和安裝

根據(jù)放樣出來的線形以及結(jié)合改造后的160t油壓機的機械特性，需制作出模具更換快，加工精度高的工模方能滿足現(xiàn)場需求。

機械工模分為上模與底模。由于是雙曲性質(zhì)，上模和底模同時決定著加工件的形狀，所以模具首先是從現(xiàn)場和放樣數(shù)據(jù)進行分析，且要考慮機械本身能所承受的壓力和下面幾點因素來制作。

1）根據(jù)機械本身的上下限及寬度和加工件的長寬度，初步判斷工模長寬高并繪出草圖（在這里還需要考慮操作人員的安全站位與視線不被阻礙）；

2）根據(jù)加工件的力學(xué)性能（這里主要用于加工鋁質(zhì)零件），制定出所需工模材料的厚度，經(jīng)計算得出需要至少20mm板厚的鋼板才能滿足；

3）為降低成本，本工模制作全部選取適當(dāng)大小的余廢料，按照放樣得出的展開圖進行數(shù)控鋼板切割；

4）切割后的模具橫向線形進行冷壓加工，縱向線形水火彎板加工，多次反復(fù)直至符合木卡精度要求為止；

5）將加工好的模具采用橫骨架式肋板結(jié)構(gòu)焊接成一體，增加模具剛度和強度；

6）采用螺桿連接方式將上模與油壓機上壓板連接，底模用螺桿與底座進行連接緊固好，至此，上模和底模安裝完畢。

4 現(xiàn)場實際應(yīng)用

將制作好的工模用快速拆裝螺桿與改造后的160t油壓機連接，現(xiàn)場進行工模實際貼合試驗，所加工的試驗板縱向和橫向曲線線形都符合精度要求，最大線形離空不超過2mm，而且裝卸工模方便靈活，改造后的電控平臺操作簡單，反應(yīng)迅速，完全能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需要。最后進行實際鋁板導(dǎo)流罩加工，加工過程一次成型，板厚壓制均勻無折痕，線形過渡自然，符合精度和工藝要求，如圖1。

5 結(jié)束語

通過對導(dǎo)流罩雙曲板加工方式的研究和實際應(yīng)用，不僅在生產(chǎn)上及時高效解決了某產(chǎn)品復(fù)雜零件的加工，保證了生產(chǎn)周期，圓滿完成了加工任務(wù)，而且在鋁質(zhì)產(chǎn)品加工方式上摸索出一條新的工藝方法，為后續(xù)更為復(fù)雜的鋁質(zhì)產(chǎn)品船積累了相關(guān)經(jīng)驗，為探索和優(yōu)化先進工藝奠定了堅實的基礎(chǔ)。