劉煒?biāo)?馮彤琳
摘要:冷擠壓成型的高精度不銹鋼桶形電池殼具有強度大、硬度高,在惡劣工作環(huán)境下由更穩(wěn)定表現(xiàn)等優(yōu)點,已廣泛應(yīng)用于國防工業(yè)等領(lǐng)域中。分析旋壓工藝在表面粗糙度、加工精度以及工件變形情況三個方面的加工質(zhì)量及影響因素,對提高旋壓工藝的加工質(zhì)量和加工效率有參考價值。
關(guān)鍵詞:機械加工;工藝參數(shù);加工精度
1概述
旋壓機屬于金屬塑性成型機械,可以完成拉伸成形、壓肋、收口、封口、翻邊、卷邊等空心回轉(zhuǎn)體加工。在不銹鋼殼體加工中主要起到減薄壁厚的作用。為保證加工件具有較高的表面粗糙度和精尺寸度,提出了機型選用、機床加工參數(shù)設(shè)定、專用模具的設(shè)計等要求。
旋壓的加工質(zhì)量主要表現(xiàn)在三個方面:表面粗糙度、變形控制及尺寸精度。影響旋壓加工質(zhì)量有諸多因素,如機床性能、配件選用、專用模具設(shè)計、加工工藝、工藝參數(shù)、加工材料性能等等,控制各因素處于良好狀態(tài)且平衡各因素之間互相影響,能有效提高加工質(zhì)量及效率。
2要點分析
2.1選擇合理的輔助工序,提高加工精度、加工效率和降低加工成本
加工工藝主要有多個模具、多次旋壓和拉伸、旋壓相結(jié)合2種。多個模具、多次旋壓的加工方法變形難控制、殼體貼模效果差,殼體直線度0.5-0.8mm,殼體壁厚不均,質(zhì)量差強人意。拉伸與旋壓相結(jié)合的加工方法,通過拉伸將殼體內(nèi)孔拉伸成型,再通過旋壓加工壁厚成型。拉伸能保證殼體內(nèi)孔尺寸高度一致且殼體變形小,作為旋壓工序的定位基準(zhǔn),方便旋壓模具的定型、定尺寸設(shè)計,能使殼體在加工時很好的貼合模具提高產(chǎn)品的加工精度,且拉伸工序每序加工只需10-15s,相比于旋壓每序1min左右的加工時間,有效的提高了加工效率、降低了加工成本。
加工尺寸精度主要分為壁厚尺寸精度和殼體直線度。壁厚尺寸精度一方面取決于機床精度,強力旋壓設(shè)備定位精度可達(dá)0.02mm,加工精度可達(dá)±0.025mm。殼體直線度主要取決于模具精度和旋輪,模具外圓尺寸應(yīng)保證與殼體內(nèi)壁之間的間隙小于0.06mm,以防止模具與殼體之間間隙過大造成貼合模具效果差進(jìn)而導(dǎo)致的殼體呈波浪形的現(xiàn)象。要保證較好的直線度,旋輪需提供持續(xù)穩(wěn)定的軸向、徑向壓力。另外,旋輪圓角半徑過大,減薄率過大,會使擴徑量增大,對殼體直線度有一定影響。
2.2選擇合理的熱處理參數(shù),控制工件變形、提高工件精度
對工件進(jìn)行拉伸及旋壓時,由于不銹鋼材料本身硬度高、延展性差,且本身存在不平衡應(yīng)力,會有粘結(jié)、鼓包、收口失穩(wěn)等現(xiàn)象,以致影響工件加工質(zhì)量。每道拉伸、旋壓后工件都會產(chǎn)生更大的不平衡應(yīng)力,尤其經(jīng)過多道工步累積,應(yīng)力不斷增大,工件變形愈發(fā)嚴(yán)重,甚至產(chǎn)生撕裂。為了減小工件的變形,首先要減少工件的不平衡應(yīng)力。
利用真空爐消除應(yīng)力,將材料加熱至900℃,使材料應(yīng)力得到有效的消除,經(jīng)多次驗證拉伸、旋壓效果不好,嚴(yán)重時存在撕裂現(xiàn)象。由此可見,單純消除應(yīng)力無法滿足加工需求,應(yīng)在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步增強材料塑性。
對不銹鋼材料進(jìn)行固溶處理,加熱至1050℃-1150℃(1100℃以上軟化效果更明顯),保溫1小時后迅速水冷,既很好的消除應(yīng)力又增強材料塑性,有效控制工件的變形,提高直線度、圓度及壁厚的加工精度。
3實例
現(xiàn)有如圖1圓柱形殼體,加工基材為δ1.5mm不銹鋼板,材料牌號1Cr18Ni9Ti。該零件加工特點為通過使板料塑性變形而加工成型,采用拉伸與旋壓相結(jié)合的工藝進(jìn)行加工,通過合理選用模具、加工參數(shù),輔以熱處理工序,來保證殼體外形尺寸精度。
3.1存在的問題
不銹鋼本身屈服點高,硬度高,冷作硬化效應(yīng)顯著,加工過程中存在起鼓、直線度差、收口失穩(wěn)、撕裂等現(xiàn)象.
3.2解決問題的方法
為了克服加工過程中存在的上述問題,針對此工件,我們從旋壓設(shè)備的選用、拉伸次數(shù)的確定、參數(shù)的選擇、熱處理的次數(shù)及溫度等方面做了系統(tǒng)的設(shè)計,完善加工工藝如表1:
通過選用強力數(shù)控旋壓機及合理的輔助工裝,該工藝流程有效控制了壁厚精度、殼壁直線度,避免了起鼓,保證了圖紙要求的尺寸。
4.結(jié)論
針對不銹鋼桶形電池殼加工,通過對圖紙的分析,選用合理加工設(shè)備,確定合理的加工工藝,不同的產(chǎn)品確定其相應(yīng)的拉伸、熱處理參數(shù)。經(jīng)過實踐驗證了該工藝路線的可行性,為以后的相關(guān)產(chǎn)品的加工提供參考。