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导流罩【双曲铝板】加工方式研究与实践

2021-07-23  来自: 双曲铝板 浏览次数:52

由于铝的熔点只有660℃,热加工当金属温度达到或超过低熔点共晶温度时容易产生过烧现象。过烧严重时表面呈现明显的氧化色、密集小泡,显微组织中出现晶界加粗或晶内出现复熔共晶球,所以在加工双曲铝板时不能采用传统的钢质加工工艺,单曲率的冷加工然后进行水火弯板进行双曲加工。所以双曲铝板加工就成为一个摆在某船建造过程中的难题

双曲铝板

  1. 设计原理和思路   

1)由于某产品导流罩曲线复杂,曲率变化大,且双曲铝板容易在工序中產生擦、划伤等缺陷,结合生产实际需求决定采取一次成型冷压技术。这就要求冷加工精度应该提高,而现有的160t油压机精度和灵活度不能完全满足生产需要,故首先需对油压机进行改造以满足生产需要;   

2)对难加工的双曲板导流罩进行数学放样,将双曲板展开后进行相应的工模制作;   

3)精度误差分析。对加工过程中可能产生的各种误差进行误差分析,通过对各环节误差分析结果进行过程控制,确保最后加工的成品符合精度和工艺要求;   

4)将工模与改造后的油压机进行匹配试验,并应用自己设计的易取易装简易装置进行试加工,符合精度要求后进行正式加工。 

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 2.实施步骤   

2.1 油压机的改造   

1)手动操纵杆改为电动控制平台   

改造前,通过操纵手柄的往复运动,控制液压油路的流量,达到增加或降低冷加工压力的目的。该方式存在诸多弊端:   

① 采取机械控制,使用时间稍长,零部件很容易产生漏油,维护困难,且影响油压机的压力稳定性,时常达不到额定工作压力;   

② 采取机械零件进行压力控制,动力传输速度较慢,生产过程中的压力转换等待时间长,难以提高冷加工的生产效率;   

③ 利用机械手柄操纵,手柄的位置应该固定在设备的一侧,无法随生产的需要进行移动,当需要加工一些比较大的零件的时候,会产生一个“角度盲区”,无法观察到零件的加工情况,既影响工作效率,又存在一定的质量和隐患。   

改造后,手动操纵杆改为电动控制平台,上述问题都迎刃而解。电动控制平台,维护方便,不存在漏油情况,控制速度快,生产效率和精度得到了保证。 

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  2)液压箱及其管路改造   

改造前,液压箱及其管路全部在160t油压机的主缸顶部,存在以下几方面的不足:   

① 维修困难,一旦发生故障,爬上爬下,存在隐患;   

② 保养困难,液压管路需要每天进行擦拭、维护,在设备顶部维护起来非常不方便,且存在隐患;   

③ 阀件、接头、仪表等位置容易飞落灰尘,由于在设备顶部,不能及时进行清除、擦拭,是造成设备故障、影响设备使用寿命的重要因素。   

改造后,将主缸顶部改到地面,容易操作,设备保养、维护、维修比以前方便了,所以故障也就少了,既保证设备的使用寿命,又大大提高了冷加工的生产效率。  

3)主缸活塞圈改为Y型活塞圈   

改造前,主缸活塞圈为O型,应该是耐油、耐磨型的,但是在使用过程中,仍然时常由于磨损造成漏油、不畅而发生故障,给维护、保养带来了较大的难度,同时也影响生产效率的稳定和提高。   

改为Y型后,这一问题得到了较好的解决。首先,Y型圈耐油、耐磨性好,同样的材料,由于运动顺畅,磨损减轻了很多;又因为磨损减轻、与缸壁的接触面积更大,所以漏油情况就大大减少了,对连续生产、保证冷加工的生产效率是非常有益的。 

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2.2 导流罩的数学放样   

利用蓝图数据将导流罩线形视图画出,根据机械制图原理和SPD数学计算机放样技术,导流罩双曲板展开获得纵向和横向线形,将每个剖面线形进行木卡制作,届时将用木卡检验模具自身的线形。   

2.3 精度误差分析   

加工过程中产生的精度误差,主要有几点:   

1)油压机的操控误差   

加工过程中主要是通过油压机和自制的工模完成的。因此,油压机操作的误差对铝板冷加工精度影响较大,故对油压机进行改造是很有必要的。   

2)模具的几何误差   模具误差对铝板冷加工精度的影响也是很大的。采用压角模具加工时,模具的磨损会直接影响外板的加工精度,且上下模具大小和线形直接决定铝板加工大小和线形。因此,采用等离子切割机数控下料,将切割精度控制在2mm范围内。   

3)样板变形产生的误差   

由于样板的制作都是由人工进行手工制作的,因此其本身就不可避免存在误差,并且由于样板的长期使用,使样板受到磨损而影响其精度,从而使产品的加工精度降低。因此要求现场作业人员在操作过程中要做到轻拿轻放,妥善保管样板,对于经常使用的样板进行精度报验,从而减少人为因素对精度的影响。   

4)工艺系统受力变形产生的误差   

加工过程中由于铝板刚度相对于油压机、模具来说比较低,在压力的作用下,铝板由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大。因为变形与载荷不成线性关系,加载曲线和卸载曲线不重合,卸载曲线滞后于加载曲线。两曲线线间所包容的面积就是加载和卸载循环中所损耗的能量,它消耗了摩擦力所做的功和接触变形功。第一次卸载后,变形恢复不到第一次加载的起点,这说明有残余变形存在,经多次加载卸载后,加载曲线起点才和卸载曲线终点重合,残余变形才逐渐减小到零。 

2.4 工模制作和安装   

根据放样出来的线形以及结合改造后的160t油压机的机械特性,需制作出模具更换快,加工精度高的工模方能满足现场需求。   

机械工模分为上模与底模。由于是双曲性质,上模和底模同时决定着加工件的形状,所以模具首先是从现场和放样数据进行分析,且要考虑机械本身能所承受的压力和下面几点因素来制作。   

1)根据机械本身的上下限及宽度和加工件的长宽度,初步判断工模长宽高并绘出草图(在这里还需要考虑操作人员的生命站位与视线不被阻碍);   

2)根据加工件的力学性能(这里主要用于加工铝质零件),制定出所需工模材料的厚度,经计算得出需要至少20mm板厚的钢板才能满足;   

3)为降低成本,本工模制作全部选取适当大小的余废料,按照放样得出的展开图进行数控钢板切割;   

4)切割后的模具横向线形进行冷压加工,纵向线形水火弯板加工,多次反复直至符合木卡精度要求为止;   

5)将加工好的模具采用横骨架式肋板结构焊接成一体,增加模具刚度和强度;   

6)采用螺杆连接方式将上模与油压机上压板连接,底模用螺杆与底座进行连接紧固好,至此,上模和底模安装完毕。 

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3现场实际应用   

将制作好的工模用快速拆装螺杆与改造后的160t油压机连接,现场进行工模实际贴合试验,所加工的试验板纵向和横向曲线线形都符合精度要求,线形离空不超过2mm,而且装卸工模方便灵活,改造后的电控平台操作简单,反应迅速,完全能满足现场生产需要。最后进行实际铝板导流罩加工,加工过程一次成型,板厚压制均匀无折痕,线形过渡自然,符合精度和工艺要求。

结束语   

通过对导流罩双曲板加工方式的研究和实际应用,不仅在生产上及时解决了某产品复杂零件的加工,保证了生产周期,圆满完成了加工任务,而且在铝质产品加工方式上摸索出一条新的工艺方法,为后续更为复杂的铝质产品船积累了相关经验,为探索和优化工艺奠定了坚实的基础。

本文由:双曲铝板整理发送

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